23109.赤桉木質(zhì)素單體合成途徑中基因家族研究

1、TheResearchonE甜c口姍c伽口脅彪陽(yáng)s括GeneFamilysinMonolignolBiosyntllesisbyGuZhe面unAdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsformedegreeofDoctorofAgricultureForestTreeGeneticsandBreedingCentralSouthU11ivers塒ofFore

2、s時(shí)andTechnology498ShaoshallSouthRoad，Tian菇nDi嘶ctChangshaHunall41o004，PRC姍悄SupervisorProfessorZhangIuai一ⅥmProfessorZhangDang—QuanMay，20143博士學(xué)位論文赤桉木質(zhì)素單體合成途徑中基因家族研究摘要桉樹(shù)是目前全球三大人工林速生樹(shù)種之一，但在工業(yè)生產(chǎn)木漿和纖維素乙醇的過(guò)程中，植物體內(nèi)豐富的木質(zhì)素降低了纖維素的提取

3、效率，增加了生產(chǎn)成本。木質(zhì)素遺傳改良已成為林木定向育種的研究熱點(diǎn)。目前，對(duì)于桉樹(shù)等速生林木中調(diào)控木質(zhì)素單體合成的基因家族研究還不夠全面。因此，本文選取可在湖南、江西和四川等省份種植的耐寒型赤桉為研究對(duì)象，建立桉屬植物的EST組裝數(shù)據(jù)庫(kù)，搜素木質(zhì)素單體合成途徑中的相關(guān)基因片段序列，然后通過(guò)同源克隆和RACE等技術(shù)克隆目的基因的全長(zhǎng)cDNA和全長(zhǎng)基因組DNA，并進(jìn)行生物信息學(xué)注釋，分析木質(zhì)素單體合成關(guān)鍵基因的年周期中快速生長(zhǎng)期的表達(dá)規(guī)律，探

4、索可能的可變剪接模式。另外，本文構(gòu)建了一種適用于植物的CaLs9基因敲除技術(shù)載體，為以后用于研究基因功能的反向遺傳學(xué)研究提供技術(shù)手段。本論文取得的相關(guān)結(jié)果如下：(1)通過(guò)分析模式植物擬南芥木質(zhì)素單體合成途徑中存在的n種關(guān)鍵基因，結(jié)果表明，其中8種基因是基因家族形式。本論文通過(guò)同源克隆和RAcE全長(zhǎng)克隆最終獲得了赤桉木質(zhì)素單體合成途徑中的11種基因，包括22個(gè)基因的全長(zhǎng)cDNA和基因組DNA(含4個(gè)前期克隆的基因)，分別為：赤桉PAL基因

5、家族的3個(gè)基因、4CL基因家族的2個(gè)基因、1個(gè)C4H基因、C3H基因家族的2個(gè)基因、1個(gè)HCT基因、1個(gè)CSE基因、CCoAOMT基因家族的4個(gè)基因、1個(gè)COMT基因、F5H基因家族的2個(gè)基因、CCR基因家族的2個(gè)基因和CAD基因家族的3個(gè)基因。通過(guò)生物信息學(xué)分析表明，本文除了克隆的赤桉CC以D^冊(cè)基因是編碼CCoAOMT1ike酶，而克隆到的其他21個(gè)基因都與相應(yīng)的擬南芥基因序列高度同源，并且能夠翻譯成正確的蛋白質(zhì)和具有相應(yīng)的蛋白質(zhì)催

6、化功能結(jié)構(gòu)域。(2)通過(guò)半定量RTPCR法，檢測(cè)調(diào)控S／G木質(zhì)素單體比例關(guān)鍵基因的年周期中快速生長(zhǎng)期的表達(dá)規(guī)律。結(jié)果表明，在赤桉木質(zhì)部中，赤桉4C￡J基因從4月開(kāi)始基因表達(dá)，并且基因的表達(dá)量逐漸升高，在8月份表達(dá)量最大；赤桉彳觀2基因在6月(赤桉早材形成階段)的表達(dá)量最大，推測(cè)赤桉4Cz2基因與早材中大量富集的G木質(zhì)素單體合成相關(guān)聯(lián)；C刪基因的表達(dá)量從4月開(kāi)始表達(dá)并一直呈上升趨勢(shì)，在8月、9月和10月的表達(dá)量都保持高豐度表達(dá)，而這段時(shí)期