毛白杨融合基因4CL1-CCR对烟草木质素沉积的影响

[目的]将毛白杨编码4CL1(4-香豆酸辅酶A连接酶)和CCR(香豆酰辅酶A还原酶)的基因连接在一起形成融合基因4CL1-CCR,在体外对其编码的融合酶4CL1-CCR进行活性分析,发现此融合酶具有4CL1和CCR的催化活性,并在大肠杆菌体内证明4CL1-CCR可以高效催化香豆酸等酚酸生成相应的醛.在前期研究基础上,本研究将融合基因转化烟草,对转基因烟草植株的木质素各单体的组成和木质部形态进行分析,以揭示融合基因在植物体内的功能.[方法]用硫酸解法结合GC-MS分析烟草茎中各个单体的含量;间苯三酚染色法和木质素由紫外激发荧光法用于观测细胞的木质化状态;并通过半定量PCR法对转基因烟草中参与木质素合成关键基因的表达进行分析.[结果]与野生型烟草相比,转基因烟草茎中木质素G+S总量增加10.89％ ～ 36.44％;其中转基因烟草中G型木质素单体含量显著增多,S型单体含量无明显变化.显微结构观察可见,转基因烟草木质部宽度增加,细胞壁显著增厚,木质素沉积状态没有变化,表现为高密度木质素区域仍然为细胞角隅和复合胞间层,而低密度区域为次生细胞壁.半定量PCR分析显示在转基因烟草中C3H、CAD和COMT的表达量较野生型烟草均有不同程度的提高,而由G型木质素单体向S型木质素单体转化的关键基因F5H的表达没有显著变化.[结论]人工融合基因4CL1-CCR可以在植物中表达并发挥其功能,在未改变木质素密度分布的前提下,增加烟草茎细胞中木质部细胞数量和木质素的含量,并使细胞壁增厚.