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NF-YA5属植物广泛NF-Y转录因子家族成员,其主要参与植物胚胎及种子发育、干旱胁迫和脱落酸胁迫等生物学过程。目前为止,尚无NF-YA5参与调控植物次生细胞壁生物合成的研究报告。本论文对小黑杨(Populus simonii×Populus nigra)NF-YA5参与次生细胞壁形成的生物学功能及其调控机制进行了初步研究,结果如下。1.从小黑杨中克隆出NF-YA5同源基因全长CDS,其编码341个氨基酸,含有CBF家族特征保守结构域(181-242氨基酸序列处)和EAR转录抑制基序(LxLxLx)(187-193氨基酸序列处),因此将其命名为PsnNF-YA5。亚细胞定位表明PsnNF-YA5定位于细胞核中。酵母杂交实验发现,PsnNF-YA5无转录自激活活性,其可能是转录抑制因子或需要与其他蛋白形成复合体才能发挥其转录调控功能。2.组织表达特异性分析表明,PsnNF-YA5在次生组织表达丰度最高。PsnNF-YA5启动子驱动的GUS表达特性分析发现,在烟草的次生组织,如根部,茎及叶脉处GUS活性最高。上述结果初步表明,PsnNF-YA5可能参与了植物次生组织的发育。3.利用酵母单杂交研究发现PsnNF-YA5对其可能的下游直接调控基因(CAD4、CAD9、CCOAMT)启动子序列中高频顺式元件(Box4、GATA、HSE、ACE和GBox)与参与木质部特异性表达的顺式作用元件(ACI、ACII、ACIII)具有结合特性,这表明PsnNF-YA5可能通过调控上述基因参与植物次生细胞壁的形成。4.PsnNF-YA5转基因烟草生长与次生性状研究表明,转基因植株株高降低28.51%,茎秆强度降低28.60%,鲜重和干重分别下降32.24%和33.89%;纤维素和半纤维素含量分别上升了7.7%和3.3%,木质素含量下降了37.2%,次生细胞壁厚度减小22.86%,纤维长度减小6.6%,纤维宽度增加13.05%;纤维素合成功能基因(CesA4、CesA7、CesA8)和半纤维素合成功能基因(IRX8、IRX9)表达量上升,FRA8表达量下降,而与木质素合成功能基因(PAL、C4H、HCT、C3H1、CCOAMT、CCR1、COMT、CAD6、CAD4)表达量下降,细胞膨胀相关功能基因(SCPL45、SCPL49、XTH5、EXPASIONA15)表达量上升,程序化死亡相关基因XCP1表达量下降,XND1与LBD30表达量上升。以上结果表明,PsnNF-YA5可能通过调控上述功能基因参与植物次生细胞壁的形成。5.拟南芥nf-ya5突变体研究发现,突变体木质素含量上升,半纤维素及纤维素含量下降;细胞壁厚度增加76.40%;纤维素合成功能基因(CesA4、CesA7、CesA8)和半纤维素合成功能基因(IRX8、IRX9)表达量下降,FRA8表达量上升,与木质素合成功能基因(PAL、C4H、HCT、C3H1、CCOAMT、CCR1、COMT、CAD6、CAD4)表达量上升,细胞膨胀相关功能基因(SCPL45、SCPL49、XTH5、EXPASIONA15)表达量下降,参与程序化死亡相关功能基因XCP1表达量上升,XND1与LBD30表达量下降。结果初步表明,AtNF-YA5可能通过调控上述功能基因参与植物次生细胞壁的形成。