论文部分内容阅读
纤维素具有很高的商业价值，纤维素合酶(Cellulose Synthase，CESA)是纤维素合成过程中最关键的酶。莲花中的纤维素含量丰富，其纤维丝具有复杂的结构和成分，它不止含有大量的纤维素，还含有很多半纤维素。已有的关于莲花中纤维素的研究基本是关于纤维素的提取与利用以及纤维丝的物理和化学性能，几乎没有人从基因水平研究莲花中纤维素的合成机理。本文通过对莲花基因组、转录组测序以及一些化学分析，分析了莲花中15个CESA基因的表达情况，并克隆出其中三个CESA基因，将其分别转入到拟南芥相应cesa突变体中，研究其功能互补情况，这为深入研究莲花中的纤维素合成机理以及通过有效利用莲花中CESA基因的转基因技术改良其他木材植物的纤维素合成量及可利用性提供便利。主要结果如下： （1）生化分析发现，莲花叶柄中内部纤维素含量高于外部；莲花纤维丝中不止含有纤维素，还含有大量的半纤维素以及部分木质素。 （2）通过转录组测序，分析莲花转录组中的一些调控网络，并阐明了纤维素合成过程相关基因、木质化过程相关基因的表达特点，随后对相关基因进行了q-PCR验证，q-PCR结果与转录组中RPKM值相符。 （3）与拟南芥 CESA基因做进化树比较，并结合 q-PCR结果分析，推测莲花中的NnuCESA1B,6D,1A,8,3A,3C,3B,6E这些基因应该负责莲花的初生壁中纤维素的形成，NnuCESA6A在细胞壁纤维素合成过程中起辅助的作用。 （4）基因互补实验验证，莲花中的NnuCESA1B能部分回补拟南芥cesa6突变体表型；NnuCESA4能部分回补拟南芥cesa4突变体表型；NnuCESA8能部分回补拟南芥cesa8突变体表型。证明莲花中的基因NnuCESA1B具有纤维素合酶功能，参与初生细胞壁中纤维素的合成；NnuCESA4和NnuCESA8具有纤维素合酶功能，参与次生细胞壁中纤维素的形成。