全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(5): 816−822 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-19-E06), 农业部东南黄红麻科学观测实验站建设项目(农科教发 2011.9)和引进
国际先进农业科学技术计划项目(948计划)(013-270)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 祁建民, E-mail: qijm863@163.com
第一作者联系方式: E-mail: gaoyangzhang2009@163.com
Received(收稿日期): 2013-06-14; Accepted(接受日期): 2014-01-12; Published online(网络出版日期): 2014-02-14.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20140214.1019.013.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.00816
圆果黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1的克隆及利用反义载体转化拟南
芥
张高阳 祁建民* 徐建堂 牛小平 张雨佳 张立武 陶爱芬 方平平
林荔辉
福建农林大学 / 作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室, 福建福州 350002
摘 要: 以圆果黄麻(Corchorus capsularis L.) “179”茎部韧皮为材料, 利用同源克隆和 RACE技术, 克隆黄麻纤维素
合成酶基因 CcCesA1 5′端 500 bp序列外的全部 cDNA。其序列长度为 2529 bp, 编码 627氨基酸残基, 经 Blast基因
比对和蛋白质结构分析, 确定是黄麻纤维素合成酶基因。半定量 RT-PCR分析表明, CcCesA1在植株不同部位表达量
具组织差异性, 依次为茎部韧皮>根>叶>顶芽>麻骨。利用 CcCesA1 基因部分 cDNA 序列和 3′UTR 区, 构建黄麻
CcCesA1基因反义载体, 用测序验证的阳性质粒转化模式植物拟南芥。Southern杂交结果表明, 外源基因以单拷贝方
式整合进入基因组, 转基因拟南芥生长严重受阻, 植株变得矮小且茎部易弯曲倒伏, 角果数量变少, 长度变短, 纤维
素含量有不同程度的降低, 本研究结果表明, 所克隆的黄麻 CcCesA1 基因除了参与植物其他生理代谢过程外, 还参
与纤维素的生物合成。
关键词: 圆果黄麻(Corchorus capsularis L.); 纤维素合成酶; RACE; Southern杂交; 拟南芥
Cloning Cellulose Synthetase Gene CcCesA1 from Jute (Corchorus capsularis L.)
and Transformation of Arabidopsis via Antisense Vector
ZHANG Gao-Yang, QI Jian-Min*, XU Jian-Tang, NIU Xiao-Ping, ZHANG Yu-Jia, ZHANG Li-Wu, TAO
Ai-Fen, FANG Ping-Ping, and LIN Li-Hui
Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops / Fujian Agriculture and Forestry University,
Fuzhou 350002, China
Abstract: Using homologous cloning and modified RACE techniques, we cloned the full-length cDNA of jute cellulose syn-
thetase gene excluding the 500 bp of 5 terminal from the stem bark of jute cultivar 179 (Corchorus capsularis L.). The sequence
is 2529 bp in length, encoding 627 amino acids. Gene alignment and protein structure analysis showed that the sequence cloned is
a member of the cellulose synthetase gene family. Semi-quantitative RT-PCR assay indicated that expression level of CcCesA1
varied in different organs of jute (bark > root > leaf > bud > sticks). A antisense vector was constructed based on partial cDNA
and 3 UTR region of CcCesA1, and the positive plasmids were transformed into Arabidopsis thaliana. Southern blot evidence
confirmed that one copy of exogenous gene was integrated in the Arabidopsis genome. The growth of tansgenic Arabidopsis was
stunted severely, resulting in dwarf plant, easily bending stem, reduced and shortened silique, and decreased cellulose content.
This finding implies that CcCesA1 might be involved in cellulose synthesis in addition to other plant growth processes.
Keywords: Corchorus capsularis L.; Cellulose synthetase; RACE; Southern blot; Arabidopsis thaliana
黄麻(Corchorus capsularis L.), 又称绿麻, 为椴
树科黄麻属一年生草本韧皮纤维作物, 是世界上最
重要的长纤维作物之一, 产量和种植面积仅次于棉
花[1]。由于黄麻纤维产量高、有光泽、吸湿性能好、
第 5期 张高阳等: 圆果黄麻纤维素合成酶基因 CcCesA1的克隆、反义载体构建及转化拟南芥 817


散水快、易降解、质地柔软, 在商业上有金色纤维
之称。近年来随着育种家的不断努力, 黄麻纤维产
量有了大幅度的提高, 但由于黄麻韧皮纤维细胞壁
木质化、单纤维细胞较短、粗硬等因素, 影响了黄
麻纤维在面料纺织品上的有效应用和经济效益。
纤维素是细胞壁的主要成分, 也是黄麻育种的
重点目标, 其基本结构单位是吡喃式D-葡萄糖, 是
众多的葡萄糖残基以B-1,4糖苷键相连 , 纤维素合
成酶催化合成B-1,4糖苷链 , 从葡聚糖的聚合开始 ,
逐步进入纤维素的结晶过程[2]。自从1996年从植物
中克隆出第一个纤维素合成酶基因以来 [3], 迄今 ,
在棉花、杨树、烟草、水稻、拟南芥、苎麻等40多
种不同植物中 [4-7], 已有164 000多个与纤维素合成
酶基因的相关序列信息报道。已有研究表明, 用含
Ces基因特异片段的质粒转化烟草 , 可使植株表现
出节间缩短、叶小和植株矮小症状, 叶表面细胞膨
胀 , 叶片的多聚糖含量和CesA基因的表达水平降
低 , 说明cDNA片段可抑制一个或多个纤维素合成
酶基因的表达 [8]。拟南芥AtCESA2基因被抑制后 ,
表现为微观定位变化 , 细胞变得膨胀 , 表明
AtCESA2基因在拟南芥细胞壁形成过程中起关键作
用 [9], 但这些研究在黄麻上未见报道。由于黄麻作
物在基因工程研究上相对滞后, 本研究是在基因工
程技术和一些模式植物的纤维素合成酶基因所取
得的新进展基础上, 对黄麻纤维素合成酶基因, 进
行序列和表达分析, 进一步构建载体, 阐述其功能,
为纤维素合成多基因互助机理和改善黄麻纤维品
质提供新的视角。
1 材料与方法
1.1 试验材料
以国家一级黄麻种质资源黄麻 179为研究材料,
Taq plus DNA聚合酶、dNTPs均购自生工生物工程
(上海)股份有限公司, 感受态细胞DH5α为本实验室
自备, 载体 pMDl8-T、逆转录试剂盒(TaKaRa AMV
Ver 3.0)购自大连宝生物公司 , 植物表达载体
pCAMBIA1301 和拟南芥种子由福建省农业科学院
作物研究所黄庭旭研究员提供, 其他试剂均为国产
分析纯。
1.2 黄麻韧皮总 RNA提取及引物设计
取田间生长旺盛的黄麻 179茎皮组织 100 mg迅
速放入液氮速冻, 按 OMEGA公司 RNA提取试剂盒
操作方法并改进, 提取总 RNA, 用 2 μL总 RNA 为
模板, 按 TaKaRa 公司反转录试剂盒反应体系和方
法合成 cDNA 第 1 条链并作为后续反应的模板。以
拟南芥茎皮高表达的纤维素合成酶基因 AtCesA7 的
蛋白氨基酸序列(GenBank登录号为 AF091713)为探
针, 在 NCBI 网站运用 BLAST 程序在线检索, 选取
SCOLE和 E值较高的前 20个物种的氨基酸序列, 运
用 CLUSTALW1.82程序进行多重比对, 根据在 N末
端和 C 末端的保守区域设计简并引物 F1: 5′-CARC
AYCAYAARAARGCNGG-3′, R1: 5′-RAANCCNGT
NARDATRTC-3′。
1.3 黄麻纤维素合成酶基因 cDNA片段克隆
采用 Eppendorf 公司梯度 PCR 仪, 以合成的
cDNA 第一条链为模板进行 PCR, RT-PCR 体系为
25 μL, 含 ddH2O2 (17.5 μL)、10×PCR buffer (2.5 μL)、
10 mmol L–1 dNTPs混合物(2.5 mmol L–1各 2 μL)、
10 μmol L–1 F1 (2.5 μL)、10 μmol L–1 RI (2.5 μL)、
5 U μL–1 Taq (0.25 μL)、DNA聚合酶(1 μL), 反应程
序为 94℃预变性 3 min; 94℃变性 30 s, 53℃退火 50 s,
72℃延伸 3 min, 共 35循环; 最后 72℃延伸 10 min。
PCR 产物使用百泰克公司琼脂糖胶回收试剂盒回收
纯化, 连入 PGEM-T EASY载体, 热激转化 DH5α感
受态细胞。对挑取的单克隆进行菌落 PCR和质粒酶
切验证, 将正确克隆送华大基因测序。cDNA 3′端扩
增: 以前期得到的纤维素合成酶关键片段为模板设
计 3′端扩增引物, 3R1: 5′-TGGCATTGACTTGCACG
ATCGATAT-3′和 3R2 5′-TATGGAAAGAAAACGTG
CTATGTGC-3′, 5′端扩增引物 5R1: 5′-CTTGCAGAA
AGGCACCCACT-3′和 5R2: 5′-CAAACTCTGCGTT
GATACCACT-3′, 以 TaKaRa公司 RACE试剂盒操作
方法和程序进行 3′端扩增。5′端克隆采用所描述的
方法并作改进[10], 按关键片段测序的方法检测 3′和
5′端扩增片段, 最后运用DNAMAN软件拼接纤维素
合成酶 cDNA关键片段, 5′和 3′端。
1.4 黄麻纤维素合成酶基因 cDNA片段生物信息
学和表达分析
运用 DNAMAN和 BioEdit软件序列比对、ORF
查找、ORF 翻译和确定蛋白质基本性质等 , 运用
NCBI BLAST网站对核苷酸和相应的氨基酸序列进
行分析。为进一步了解 CcCesA1在黄麻不同部位组
织中的表达情况, 以 40 d 黄麻植株苗为材料, 以黄
麻 18S RNA 基因片段为内参 , 正向引物为 F3:
5′-GTGGAGCGATTTGTCTGGTT-3′, 反向引物为
R3: 5′-TGTACAAAGGGCAGGGACGT-3′。以 CcCesA1
818 作 物 学 报 第 40卷


基因 3′端非保守区域为检测目的基因的引物, 正向
引物为 F4: 5′-GAGGAAGGTGTTGAAGGAT-3′, 反
向引物为 R4: 5′-GAATAGAGGTAAGGGGGTAA-3′,
运用 RT-PCR 分析黄麻纤维素合成酶基因在不同组
织中的表达情况。
1.5 黄麻纤维素合成酶基因反义载体构建及转
化拟南芥
设计引物扩增黄麻纤维素合成酶基因 3′UTR区,
扩增引物 F5 为 5′-GGGTAACCCAGAAGATGCCTG
AAGAAG-3′, R5为 5′-GAAGATCTATAACCCATAA
GGCGAAG-3′, 下画线部分分别为 BstE II 和 Bgl II
酶切位点。利用 BstE II和 Bgl II酶对扩增片段和植
物表达载体双酶切, 回收酶切目的片段和载体大片
段, T4连接酶 16℃进行正义片段定向连接 16 h, 电
激转化并筛选, PCR和酶切检测。将酶切检测正确的
质粒载体送华大基因测序。利用冻溶法将构建的反
义表达载体 pCAMBIA1301-CcCesA1转化农杆菌感受
态细胞 EHA105。利用农杆菌介导的花絮侵染法[11], 用
构建好的载体侵染即将开花的花絮。
1.6 转基因拟南芥 Southern blot 鉴定和拟南芥
AtCes10基因表达分析
拟南芥种子先用 75%的乙醇消毒 5 min, 然后在
5%的次氯酸钠中浸泡 15 min, 无菌水冲洗 3 次, 每
次停留 2 min, 放入 MS培养基(添加 50 mg L–1卡那
霉素和 25 mg L–1潮霉素), 两周后, 将仍保持绿色的
小幼苗移栽到营养土上生长。40 d 后, 提取潮霉素
筛选阳性植株的 DNA, 根据转化载体质粒图谱
pCAMBIA1301, 选择 3个单酶切位点, 即 BstE II、
Bgl II和 Nco I, 将 5~10 μg基因组 DNA分别酶切过
夜、电泳、转膜、印迹、预杂交、杂交。采用碱性
磷酸酶探针标记试剂盒 (ROCHE 公司提供 )标记
HYG探针。HYG探针引物为(R: 5′-CGATGTAGGA
GGGCGTGGAT-3′和 F: 5′-CGCTTCTGCGGGCGATT
TGT-3′)。以 pCAMBIA1301 质粒为阳性对照, 以非
转基因拟南芥为阴性对照。采用凝胶成像仪
FluorChem SP 50 mm f11.4镜头采集。通过 NCBI在
线网站分析 CcCesA1基因的核苷酸序列发现与拟南
芥 CesA10 基因相似性高达 80%, 因此运用 CesA10
基因特异片段设计引物(F: 5′-ACTGGCAATGTCTT
TGTCGC-3′; R: 5′-GGAGGCTCTTTCATCGGGTC-3′),
提取 40 d 时期转基因和非转基因拟南芥 RNA, 对
CesA10基因进行表达分析。
1.7 转基因拟南芥形态学观察和纤维素含量测
定
为进一步了解 CcCesA1基因对拟南芥产生的影
响, 我们对转基因拟南芥和阴性对照的生长速率和
植株大小进行观察记录, 对 60 d时期的转基因拟南
芥和阴性对照植株纤维素含量进行测定 , 参照
Updegraff描述的方法进行[12]。
2 结果与分析
2.1 黄麻 RNA提取
经过比较分析不同公司的总 RNA提取试剂, 获
得了高质量的 RNA (图 1), 图 1显示, 3条主带清晰,
条带锋利, 无明显降解, 28S 条带约为 18S 的 2 倍,
紫外检测 RNA 浓度为 876 ng μL–1, A260/A280=1.91,
其浓度和纯度均达到进一步试验的要求。

图 1 黄麻韧皮 RNA提取结果
Fig. 1 Total RNA extraction from stem bark of Jute
M: DL2000 marker; 1~4: 不同的样品。
M: DL2000 marker; 1–4: different samples.

2.2 黄麻纤维素合成酶基因 cDNA克隆
黄麻纤维素合成酶基因cDNA关键片段、3′端和
5′端序列的克隆结果见图2。以cDNA为模板, 以F1
与R1引物扩增得到约600 bp的关键片段; 3′RACE扩
增反应中, 以3R2与通用引物扩增得到约1400 bp的
条带; 5′RACE扩增反应中, 以5RI、通用引物及5R2、
通用引物进行巢式PCR扩增得到约500 bp的条带。

图 2 CcCesA1基因 cDNA扩增结果
Fig. 2 PCR products of cDNA of CcCesA1 gene
M: DL2000 marker; 1: CcCesA1基因关键片段; 2: CcCesA1基因
3′端; 3: CcCesA1基因 5′端。
M: DL2000 marker; 1: product of intermediate fragment of CcCe-
sAl; 2: 3′ amplification product of CcCesA1; 3: 5′ amplification
product of CcCesA1.

第 5期 张高阳等: 圆果黄麻纤维素合成酶基因 CcCesA1的克隆、反义载体构建及转化拟南芥 819


2.3 黄麻纤维素合成酶基因 cDNA生物信息学分
析及表达分析
利用DNAMAN软件对测序结果进行拼接后得
到2529 bp的核苷酸序列(5′端缺少包括起始密码子
在内的约500 bp), 编码一段627个氨基酸的推导性
蛋白质(图3)。利用在线分析软件(http://www.predict-
protein.org/)分析了黄麻纤维素合成酶蛋白质结构特
征, 结果显示在黄麻纤维素合成酶蛋白质氨基酸序
列中包含了酪蛋白激酶II磷酸化位点、酪氨酸激酶磷
酸化位点、N糖基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、
氨基化位点和N一肉豆蔻酰化位点等, 这与其他植
物纤维素合成酶蛋白研究的结果一致[13]。用BLAST
在线分析软件 (h t tp / /ncb i .n l rn .n ig .gov/b las t )将
CcCesAl基因cDNA部分序列及推导的氨基酸序列与
GenBank中的序列进行同源性比较后发现核苷酸相似
性与棉花(JQ345694.1)为92%, 与杨树(AY162181.1)为
87%, 与苎麻 (KC112993.2)为86%, 与桉树 (HQ
864587.1)为84%, 与相思木(AY643519.1)为83%, 与蒺
藜状苜蓿(XM_003603371.1)为82%, 与水稻(NM_
001061323.1)为80%, 与拟南芥(XM_002880638.1)为
80%, 与玉蜀黍(NM_001061323.1)为79%。氨基酸相似
性与棉花(AFB18635.1)为97%, 与苎麻(AAY78952.3)
为95%, 与杨树(AAO25536.1)为95%, 与葡萄(CAN
60659.1) 为95%, 与拟南芥(XP_002867245.1)为90%。
核酸水平和蛋白质水平上均与棉花CesA6同源性最
高, 分别为92%和97%。这表明我们已经成功地克隆
了黄麻CesA基因(5′端缺少包括起始密码子在内的约
500 bp) cDNA序列。以不同黄麻组织cDNA为模

图 3 黄麻纤维素合成酶基因 cDNA及推导蛋白质序列
Fig. 3 cDNA and putative protein sequences of cellulose synthetase gene of jute
斜体和下画线字母分别代表甲硫氨酸密码子和终止密码子。
The italicized and underlined letters represent methionine codon and termination codon, respectively.
820 作 物 学 报 第 40卷


板, 18S为内参, PCR电泳结果表明(图 4), 黄麻纤维
素合成酶基因在不同组织中均有表达, 利用凝胶定
量分析软件 BandScan 对电泳条带密度扫描后数据分
析发现, 其表达量是茎部韧皮>根>叶>顶芽>麻骨。
2.4 转基因拟南芥鉴定和拟南芥 AtCes10基因表
达分析
提取经潮霉素筛选的阳性植株基因组DNA, 通
过Southern杂交显示, 阳性对照Pcambia1301质粒和
转基因植株都有一个拷贝位点, 而阴性对照没有该
拷贝位点(图5)。这说明外源基因已经整合进入拟南
芥基因组, 且只有一个插入位点。纤维素合成酶基
因在植物所有组织和不同类型的细胞中都有表达 ,
我们分析了拟南芥AtCesA10基因在40 d的表达情况,
在所用转基因拟南芥中CesA10基因都不同程度地被
抑制(图6), 而在非转基因植株中CesA10基因表达正
常, 这说明转基因拟南芥纤维素含量不同程度的降
低与CesA10基因被不同程度抑制密切相关。
2.5 拟南芥形态学观察和纤维素含量测定
测定转基因拟南芥和阴性对照在50 d后的生长
速率发现, 携带CcCesA1基因反义片段的拟南芥与
对照相比植株生长速度变慢, 矮小并伴随着茎杆弯
曲(图7)。为了进一步确定CcCesA1基因的功能, 我们
检测了转基因拟南芥中的纤维素含量, 试验共重复
3次, 结果显示, 转基因拟南芥中的纤维素含量都有

图 4 CcCesA1基因在不同组织器官中表达情况
Fig. 4 Expression patterns of CcCesA1 gene in different tissues
and organs
M: DL2000 marker; 1: 根; 2: 茎皮; 3: 麻骨; 4: 叶; 5: 顶芽。
M: DL2000 marker; 1: root; 2: stem bark; 3: sticks; 4: leaf;
5: apical buds.

图 5 Southern杂交结果
Fig. 5 Results of Southern blot
1: pCAMBIA1301质粒对照; 2: 阴性对照 3: BstE II酶切;
4: Bgl II酶切; 5: Nco I酶切;。
1: positive control of pCAMBIA1301; 2: negative control. 3: di-
gested by BstE II; 4: digested by Bgl II; 5: digested by Nco I.
不同程度的减少(表1), CcCesA1反义基因片段能抑
制拟南芥中纤维素的合成 , 这进一步表明CcCesA1
基因除了主要参与纤维素合成, 也参与植物的其他
生长发育过程。

图 6 拟南芥 AtCesA10基因表达情况
Fig. 6 Gene expression patterns of AtCesA10 in Arabidopsis
M: DL2000 marker; 1, 3和 5: 非转基因植株;
2、4和 6: 转基因植株。
M: DL2000 marker. 1, 3, and 5: non-transgenic plants;
2, 4, and 6: transgenic plants.

图 7 转基因拟南芥植株
Fig. 7 Plants of transgenic Arabidopsis thaliana

表 1 转基因拟南芥与性对照纤维素含量
Table 1 Cellulose content intransgenic and non-transgenic lines
株系 Line 纤维素含量 Cellulose (%)
Control 21.8±0.9
Transgenic line 1 18.6±0.7 b
Transgenic line 2 20.1±0.9 a
Transgenic line 3 17.5±0.4 b
数值为 6个株系重复的平均值±标准差, 同一列数值后字母
不同表示差异显著性 0.05水平差异显著。
Each value represents mean of six replicates ± SD. Means were
compared using ANOVA. Means followed by different letter within
a column are significant difference at 0.05 probability level.
3 讨论
植物纤维素的合成是一个极其复杂的过程, 参
与纤维素合成的基因有上千种, 纤维素合成酶基因
是一个非常庞大的基因家族 [14], 除了植物, 一些细
菌、真菌和部分动物也能合成纤维素, 世界上第一
第 5期 张高阳等: 圆果黄麻纤维素合成酶基因 CcCesA1的克隆、反义载体构建及转化拟南芥 821


个纤维素合成酶基因在细菌中被克隆, 随着大量纤
维素合成酶基因在不同植物中相继克隆。揭示其蛋
白质氨基酸在N端可折叠形成类似于锌指状 (zinc
finger)结构或LIM转录因子构象[15]。目前, 对这些结
构域的功能还不清楚, 植物纤维素合成酶包含2个高
变区和8个跨膜区[16-17], 本文在黄麻中所克隆的纤维
素合成酶基因也具有类似的结构域, 这表明, 纤维素
合成酶基因在进化过程中具有一定的保守性。
植物纤维素合成酶基因表达规律研究也有大量
报道 , 准确地说是纤维素合成酶基因的不同亚基 ,
例如AtCesA1基因几乎在植物的各个组织均有都表
达, 而AtCesA仅在叶片和茎的连接处和胚的发育过
程中特异表达 [15]; 其次 , 在植物不同部位不同的
CesA基因表达模式也不一样, AtCesA7 (Irx3)表达量
与AtCesA1相当 , 但AtCesA7 (Irx3)基因仅在木质部
特异表达[19-20] CcCesA1在根、茎和叶中均有表达, 但
表达量有所差别, 这符合植物CesA的表达规律。
有关拟南芥纤维素合成酶基因研究主要集中在
AtCesA1、AtCesA2、AtCesA3、AtCesA4、AtCesA6、
AtCesA8和AtCesA9等基因上, 这些基因参与初生细
胞壁的合成, 参与纤维素合成酶复合体的组装, 或
参与种子外粘液的形成等 [18]。目前普遍认为
AtCesA1、AtCesA3和AtCesA6与初生壁的合成相关,
AtCesA4、AtCesA7和AtCesA8与次生壁合成有关 ,
AtCesA9和AtCesA10在生长点表达 , 但是AtCesA2、
AtCesA5、AtCesA9和AtCesA10的具体功能尚不清楚[19]。
彭良才等 [20]通过筛选和鉴定4个拟南芥的突变体
(rsw 1, 2, 3, 5), 首次发现和鉴定了植物纤维素合成
酶基因, 并提供了充足的生化和遗传证据, 这些拟
南芥突变体的纤维素合成严重受阻并同时生产大量
的非晶体状纤维素(non-crystalline cellulose)和淀粉
(starch)。由于此非晶体状纤维素具有能够有效被纤
维素酶(endo-cellulase)分解或被弱酸全部降解成单
糖(glucose)的特性 , 为利用现代生物技术提高植物
纤维素降解并高效转化成生物能源提供了可行性的
理论依据。为纤维素生物合成机理的研究迈出了关
键的一步[20]。目前有关纤维素合成酶的研究主要集
中在纤维素合成酶多基因家族复合体的组装、结构
功能的调控以及细胞壁的结晶度和复合体的合成速
率等方面[21-22]。对拟南芥AtCesA10基因研究目前只
见于序列的报道和分析[23], 对其功能分析方面还未
见有人研究。在本研究中, 转基因拟南芥的生长表
型、纤维素含量等变化, 与AtCesA10基因的表达受
到了不同程度的抑制密切相关。转基因个别株系之
间差别较大, 这是不同的转化事件, 转基因插入拷
贝数不同等原因引起的, 类似的现象在转基因水稻,
玉米等也有报道。
携带CcCesA1基因干扰片段的拟南芥在生长速
率和生物量上与非转基因对照均有明显差异, 同时,
还伴随着植株的矮化和易倒伏 , 说明CcCesA1基因
不仅参与纤维素和次生木质部的生物合成, 在植物
的生长发育过程中也其重要作用, 这与在烟草中的
研究结果相一致, 因此, 本研究无论对黄麻纤维素
合成酶基因(CcCesA1), 还是拟南芥AtCesA10基因的
功能的进一步分析都具有非常重要的意义。
4 结论
成功克隆了黄麻纤维素合成酶基因 CcCesA1 5′
端 500 bp序列以外的全部 cDNA序列, 序列长 2529 bp,
编码一段 627 个氨基酸的蛋白质。其蛋白质序列包
含植物纤维素合成酶全部功能性基序(motif)和保守
结构域。CcCesAl 基因在黄麻根、茎皮、麻骨、叶
和顶芽中均有表达, 其中在茎皮中表达量最高。与
茎皮中纤维素的大量合成有关。外源基因以单拷贝
方式整合进入基因组。携带黄麻纤维素合成酶基因
干扰片段的拟南芥与非转基因对照相比, 表现出生
长速率变慢, 植株矮小且易于弯曲倒伏, 并伴随着
纤维素含量降低。黄麻纤维素合成酶基因不仅参与
纤维素和次生木质部的合成, 也参与植物的其他生
长发育过程。
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