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摘要木材作为地球上最丰富的可再生资源，主要由次生细胞壁组成，纤维素是次生细胞壁的主要成分。因此，纤维素的合成在木材形成过程具有重要的作用。纤维素合酶（Cellulose Synthase/CESA）是参与纤维素合成的关键酶，3个CESA形成一个有功能的纤维素合成单元。木本模式植物杨树中包含5个次生壁CESA基因。植物细胞壁的生物合成是一个极其复杂的过程，除了大量的蛋白与酶参与外，细胞壁的合成还受到转录因子的级联调控。迄今为止，对于木本植物次生细胞壁生物合成的转录调控研究相对较少。本论文拟以调控纤维素的合成以实现材性的改良为研究方向，在木本模式植物杨树中，一方面详细考察杨树次生壁CESAs基因的表达模式与互作模式，为解析它们的工作模式提供了线索。另一方面以调控次生壁纤维素合成的PagMYB216为研究对象，利用基因组学、遗传学、分子生物学等研究手段，解析PagMYB216参与纤维素合成的分子机制，揭示PagMYB216表达量变化对木材材性的影响，以期为速生树种材性的分子品种设计提供理论与技术支持。主要研究结果如下：<br>　　CESA基因序列分析表明其属于参与纤维素合成的糖苷转移酶GT2家族关键酶。基因表达分析表明杨树5个次生壁CESAs基因主要在杨树成熟茎中高表达，尤其在次生维管组织发育的后期高表达，表明其主要参与木材次生壁纤维素的合成。荧光互补实验表明，杨树次生壁CESA7B和CESA8B，CESA7B和CESA8A，CESA7A与CESA8B之间存在互作，提示CESA7A和CESA7B、CESA8A和CESA8B具有同等的能力形成纤维素合酶复合体。对启动子驱动的GUS转基因材料观察表明CESA4，CESA7B，CESA8A和CESA8B的GUS信号在杨树茎和叶中较强，但这些次生壁CESA的表达模式存在一定的差异，这种差异在叶脉中表现地尤为表现。此外，在赤霉素GA3和细胞分裂素6-BA处理下，杨树次生壁CESAs的表达量显著上调；在生长素NAA、油菜素内酯BR和乙烯处理下，杨树次生壁CESAs的表达量下调，但不同的CESAs对激素响应的表达量变化幅度存在差异。基于上述结果推测，杨树5个次生壁CESAs基因虽然具有同等的能力形成功能性的纤维素合酶复合体，但在不同组织、不同激素作用下可能有不同的组合方式，进而会导致木材成分的差异。<br>　　本论文着重研究了一个R2R3-MYB基因PagMYB216在杨树次生壁纤维素合成过程中的调控作用。PagMYB216在杨树茎中高表达。亚细胞定位与瞬时转录激活表明， PagMYB216是定位于细胞核的转录激活子，可通过结合次生壁 CESAs启动子区的GAMYB元件上调次生壁CESAs的表达。PagMYB216过表达转基因杨树茎的次生细胞壁增厚，纤维素含量增加。qRT-PCR分析也表明PagMYB216过表达转基因杨树中次生壁CESAs基因的表达增加。与之对应，在PagMYB216显性抑制转基因植株中，次生细胞壁的厚度及纤维素的含量都降低。综上所述，PagMYB216转录因子可以通过调控纤维素合成，从而影响杨树次生细胞壁形成，影响木材形成。