杨树次生壁纤维素合酶的表达与互作模式分析
作 者：魏凯莉，周厚君，江 成，赵岩秋，宋学勤，卢孟柱
期刊名称：林业科学研究
影响因子：
卷 期 号：30（2）
页 码：245-253
关键词：纤维素合酶 ＣＥＳＡ；次生壁；表达分析；互作；激素；杨树
论文摘要：
［目的］纤维素的合成在木材形成过程中具有重要的作用，纤维素合酶（ＣｅｌｌｕｌｏｓｅＳｙｎｔｈａｓｅ，ＣＥＳＡ）是参与纤维
素合成的关键酶。由于 ３种 ＣＥＳＡ形成一个有功能的纤维素合酶复合体，而杨树中包含 ＣＥＳＡ４、ＣＥＳＡ７Ａ、ＣＥＳＡ７Ｂ、
ＣＥＳＡ８Ａ和 ＣＥＳＡ８Ｂ５种次生壁 ＣＥＳＡ，本文从这 ５种 ＣＥＳＡ的表达模式与互作分析入手，探讨了其在次生壁纤维素
合成中的工作模式。［方法］利用 ＲＮＡｓｅｑ与基因芯片数据进行基因表达分析，揭示 ５种次生壁 ＣＥＳＡ在根、茎、叶
组织的表达模式与次生维管再生过程中的表达变化。利用启动子驱动的 ＧＵＳ转基因材料 ＧＵＳ染色分析与实时定
量 ＰＣＲ揭示 ５种次生壁 ＣＥＳＡ在各个组织的表达模式与在激素处理下的响应模式。利用荧光素酶互补实验揭示
ＣＥＳＡ７Ａ、ＣＥＳＡ７Ｂ、ＣＥＳＡ８Ａ与 ＣＥＳＡ８Ｂ之间的互作模式。［结果］基因表达分析表明，杨树 ５种次生壁 ＣＥＳＡ基因在
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。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明显。此外，在赤霉素 ＧＡ３ 和细胞分裂素６ＢＡ处理下，杨树次生壁 ＣＥＳＡ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 ＣＥＳＡ的表达量下调，但不同的 ＣＥＳＡ对激素响应的表达量变化幅度存在差异。荧光素酶互补实验表明，杨树次生壁ＣＥＳＡ７Ｂ和 ＣＥＳＡ８Ｂ、ＣＥＳＡ７Ｂ和 ＣＥＳＡ８Ａ、ＣＥＳＡ７Ａ与 ＣＥＳＡ８Ｂ之间存在互作，说明它们之间可以形成复合体。［结论］这些数据显示杨树 ５种次生壁 ＣＥＳＡ基因在不同组织与不同激素处理下的表达变化存在一定的差异，而它们之间均能互作，提示杨树 ５个次生壁 ＣＥＳＡ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。