小黑杨蔗糖合成酶基因(SuSy1和SuSy2)在应拉木形成中的功能分析

拉力或非垂直生长能诱导树木茎或枝条的木质部包括蔗糖合成酶基因在内的纤维素合成基因表达量明显上升，在次生细胞壁内层产生一层由高度晶体化纤维素组成的胶质层。我们在前期研究中发现，小黑杨拉力木茎上侧木质部2个蔗糖合成酶基因(SuSy1和SuSy2)表达丰度显著高于下侧，是表达丰度最高的基因之一。由此推测"小黑杨SuSy1和SuSy2基因可能在树木应拉木形成过程中发挥关键作用"。本项研究运用分子遗传、生理生化与细胞学技术方法，通过系统分析小黑杨SuSy1和SuSy2基因启动子与拉力胁迫响应的关系，"基因沉默转化体"拉力响应功能是否丧失及强化表达能否提高小黑杨拉力胁迫响应能力，阐明小黑杨SuSy1和SuSy2基因在应拉木形成过程中扮演的具体功能。通过项目开展能进一步充实应拉木形成分子机理的研究内容，也对培育纸张品质好、环境污染低的转基因纸浆材林木新品种有积极的推动作用。

拉力或非垂直生长能诱导树木茎或枝条的木质部包括蔗糖合成酶基因在内的纤维素合成基因表达量 明显上升，在次生细胞壁内层产生一层由高度晶体化纤维素组成的胶质层。本项研究中我们获得了小黑杨SuSy1和SuSy2 基因的全长cDNA序列。组织表达特性表明，上述2个基因在停止伸长生长的木质部表达量最高。亚细胞定位表明，其编码的蛋白质均分布与细胞质中。在此基础上分别构建了过表达也抑制表达载体后获得了PsnSuSy1、PsnSuSy2和PsnSuSy1×PsnSuSy2　3种类型的过表达转基因株系。各过表达转基因株系均能正常生长发育，并株高、地径与生物量上分别显著高于对照或与高于对照但无显著差异。3种类型的过表达转基因株系叶绿素含量明显高于对照，且SuSy酶活也显著高于对照。而且，过表达转基因株系茎部可溶性糖含量与对照相比，也发生了明显变化。次生生长性状分析表明；3种类型的转基因株系，纤维素含量均显著高于对照，而木质素含量也对照相比无显著差异；过表达转基因株系纤维长度显著长于对照，而宽度与对照无显著并异；3种类型的过表达转基因株系次生细胞壁厚度均明显比对照厚。此外克隆了PsnSuSy2 启动子，并对其功能元件进行初步分析，结果表明，其含有应对机械损伤的元件。上述结果表明，PsnSuSy1 和PsnSuSy2 在蔗糖代谢与次生细胞壁纤维素合成中具有重要功能。