珙桐(Davidia involucrata Baill.)又称“鸽子树”,为珙桐科珙桐属落叶乔木,系我国特有的单型属珍稀植物,第三纪古热带植物区系的孑遗种,被列为国家一级重点保护野生植物。珙桐内果皮快速木质化形成厚度大、坚硬、致密性高、缝合线紧密的结构,影响了种子与外界环境的物质交换,导致种子长期休眠。本研究小组前期根据珙桐种子转录组数据,筛选到14个随种子内果皮木质素积累程度加深而表达量持续上调的CCoAOMT基因家族成员,选择其中差异表达最显著的转录本Cluster-149.63013进行克隆,并命名为DiCCoAOMT1(KY243330)。该基因在内果皮中特异表达,体外活性验证表明该基因编码产物有专一较强的O-甲基转移酶活性。CCoAOMT在木质素单体合成过程中催化咖啡酰辅酶A形成阿魏酰辅酶A。基于已经取得的研究结果,我们认为该基因在珙桐内果皮木质素合成过程中发挥了重要作用。为进一步分析DiCCoAOMT1基因的功能,本研究构建了DiCCoA OMT1基因的植物表达载体,通过农杆菌介导遗传转化拟南芥和杨树,观察超量表达目标基因对受体植物生长发育和木质素积累的影响,验证该基因的功能。为后续进一步探索珙桐内果皮发育、木质素的积累和种子休眠等生理过程的分子调控机制奠定基础。主要研究结果如下:1.拟南芥中超量表达珙桐DiCCoAOMT1基因及表型观察将含有目的基因的重组载体通过花序浸染法遗传转化拟南芥。经过抗性和PCR筛选,共获得18个转基因拟南芥株系,经过纯合子筛选,最终得到5个纯合转基因拟南芥株系。转基因拟南芥角果长度较野生型增长12.7%,株高增加9.87%。木质素含量提高约45%。石蜡切片染色结果表明,转基因拟南芥木质素含量增加,次生木质部加厚。2.杨树中超量表达DiCCoAOMT1基因及表型观察遗传转化杨树获得3株阳性转基因杨树幼苗。通过观察发现,转基因杨树较野生型杨树茎节和叶柄均明显增长,增长幅度分别为27.69%和27.02%。木质素含量测定表明,转基因杨树木质素含量平均增加了 20%。石蜡切片染色结果表明,转基因杨树木质素含量增加,次生木质部加厚。利用气相色谱法对木质素单体组分进行测定,结果表明,转基因杨树G和S单体均明显增加,H单体无明显变化,S/G升高。本研究通过异源超量表达珙桐DiCCoAOMT1基因,证明该基因能够促进木质素的生物合成,为丰富CCoAOMT基因家族功能提供更多证据。