23109.赤桉木質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s括GeneFamilysinMonolignolBiosyntllesisbyGuZhe面unAdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsformedegreeofDoctorofAgricultureForestTreeGeneticsandBreedingCentralSouthU11ivers塒ofFore

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

3、效率，增加了生產成本。木質素遺傳改良已成為林木定向育種的研究熱點。目前，對于桉樹等速生林木中調控木質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象，建立桉屬植物的EST組裝數據庫，搜素木質素單體合成途徑中的相關基因片段序列，然后通過同源克隆和RACE等技術克隆目的基因的全長cDNA和全長基因組DNA，并進行生物信息學注釋，分析木質素單體合成關鍵基因的年周期中快速生長期的表達規(guī)律，探

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

5、家族的3個基因、4CL基因家族的2個基因、1個C4H基因、C3H基因家族的2個基因、1個HCT基因、1個CSE基因、CCoAOMT基因家族的4個基因、1個COMT基因、F5H基因家族的2個基因、CCR基因家族的2個基因和CAD基因家族的3個基因。通過生物信息學分析表明，本文除了克隆的赤桉CC以D^冊基因是編碼CCoAOMT1ike酶，而克隆到的其他21個基因都與相應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和具有相應的蛋白質催

6、化功能結構域。(2)通過半定量RTPCR法，檢測調控S／G木質素單體比例關鍵基因的年周期中快速生長期的表達規(guī)律。結果表明，在赤桉木質部中，赤桉4C￡J基因從4月開始基因表達，并且基因的表達量逐漸升高，在8月份表達量最大；赤桉彳觀2基因在6月(赤桉早材形成階段)的表達量最大，推測赤桉4Cz2基因與早材中大量富集的G木質素單體合成相關聯(lián)；C刪基因的表達量從4月開始表達并一直呈上升趨勢，在8月、9月和10月的表達量都保持高豐度表達，而這段時期