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木质素(lignin)是酚类多聚体,在植物体内含量仅次于纤维素。木质素在维管植物细胞壁的木质化,机械组织的形成和植物抗病等方面有着重要作用。咖啡酸/5-羟基阿魏酸-O-甲基转移酶(caffeic acid-O-methyltransferase, COMT)是木质素单体合成代谢途径中的关键酶之一,催化咖啡酸、5-羟基松柏醛和5-羟基松柏醇甲基化分别生成阿魏酸、芥子醛和芥子醇,参与S-木质素的合成。目前,一些植物中COMT基因被克隆报道。在东北地区一个重要林木—东北白桦中,COMT和CESA4基因信息以及COMT在白桦树种中参与木质素代谢作用未见报道。本研究利用其它植物COMT1以及CESA4基因保守区,设计简并引物,通过RT-PCR分离出东北白桦COMT1部分cDNA片段852bp,用这段已知cDNA片段设计引物,结合RACE技术克隆出东北白桦COMT1基因cDNA序列1367bp,其中完整编码区长度为1095bp,编码365个氨基酸,GenBank上注册号为KC292201。氨基酸同源性比对显示,东北白桦COMT1与陆地棉、毛果杨、赤桉以及欧洲白桦的COMT同源性分别为79.2%、79.2%、77.2%、99.5%。利用同样技术方案,我们克隆出东北白桦CESA4基因cDNA)序列3231bp,其中完整编码区长度为3150bp,编码1049个氨基酸。同源性比对表明,东北白桦CESA4与光皮桦和欧洲白桦CESA4同源性分别为98.6%和99.7%。利用Gateway技术分别构建了东北白桦COMT1植物过量表达和反义表达载体,将构建的pGWB2-antiCOMT1反义植物表达质粒导入农杆菌,采用叶盘法遗传转化东北白桦,得到11个转反义COMT1基因的东北白桦转基因株系。对转反义COMT1转基因东北白桦植株中COMT1基因转录表达分析显示,转基因植株中COMT1基因转录表达量与野生型(未转基因植株)相比均明显降低,此外,COMT1基因转录在不同转基因株间被降低程度强弱不同。我们的这些结果表明,遗传转化反义COMT1达到了明显降低转基因东北白桦植株中COMT1基因表达水平。对于转基因东北白桦植株中COMT1基因表达水平降低所产生木质素合成代谢的变化,将在我们的后续行研究工作中开展。