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赤霉素2-氧化酶（Gibberellin 2-oxidases,GA2oxs）是植物体内赤霉素代谢途径中的关键酶,它以活性赤霉素及其前体为底物,将有生物活性的赤霉素转变成无活性的形式,从而降低活性赤霉素的含量,进而影响植物的生长。目前对植物GA2oxs基因的功能研究主要集中在被子植物,在裸子植物中鲜见报道。杉木（Cunninghamialanceolate（Lamb.）Hook）是我国南方广泛栽培的速生用材树种。研究表明赤霉素在木材形成和树木生长过程中具有十分重要的作用,但其分子机制尚未明晰。为进一步研究该机理,本文以杉木为研究材料,克隆了 2个GA2oxs基因ClGA2oxs12.1和ClGA2oxs12.2,研究了这两个基因在木材形成和植物生长中的功能。主要结果如下:（1）基于测得的杉木转录组数据,筛选得到了 5条潜在的ClGA2oxs序列:ClGA2ox-1到ClGA2ox-5。qPCR检测外源GA3处理的杉木茎中的基因表达,结果显示ClGA2ox-1的表达量显著增加,表明该基因受赤霉素诱导。系统发育分析表明 ClGA2ox-1 与油松（Pinus tabuliformis）PtGA2ox12同源,因此将 ClGA2ox-1命名为ClGA2ox12。目的基因分别在杉木茎和叶的cDNA中被克隆了,结果发现在茎和叶都存在两个序列差异较大的片段,但这两个不同序列的片段在茎和叶中是对应的,因此将这两个序列命名为ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2。（2）ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2基因的全长编码序列均为942bp,编码313个氨基酸。系统发育分析发现这两个ClGA2ox12不属于拟南芥（Arabidopsis thaliana）和水稻（Oryza sativa L.）等被子植物中的3类GA2oxs,而与油松PtGA2ox12属于同一类GA2oxs。多序列比对分析和蛋白质结构域分析发现ClGA2ox12.1 和 ClGA2ox12.2 编码的蛋白序列含有 DIOXN 和 20G-FeⅡOxy 两个保守结构域,符合GA2ox蛋白家族共同的结构特征。氨基酸序列理化性质和结构分析表明ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2的相对分子质量分别为35669.8 Da和35518.6Da,等电点分别为5.74和5.39,无明显跨膜结构域,无信号肽,属于非分泌蛋白。（3）ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2基因表达模式分析表明:这两个基因在杉木根、茎、叶和花中均有表达,且在根中表达量最高。另外,ClGA2ox12.1在茎和叶中的表达量都显著高于其在花中的表达量,而ClGA2ox12.2在杉木茎、叶和花中的表达量均无显著差异。（4）构建了亚细胞定位载体pCAMBIA1 300-ClGA2ox12.1-GFP和pCAMBIA1300-ClGA2ox12.2-GFP,并分别将这两个载体转进农杆菌EHA105中,筛选得到了阳性克隆。用农杆菌介导的转化法将这两个基因分别转进烟草（Nicotiana benthamiana）叶片中,使这两个基因分别在烟草中瞬时表达。激光共聚焦显微镜观察结果显示ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2都定位在细胞质中,表明这两个蛋白在细胞质中行使功能。（5）构建了植物过表达载体 pBI121-ClGA2ox12.1-GUS 和 pBI121-ClGA2ox12.2-GUS,并分别将这两个载体转化农杆菌EHA105,筛选得到了阳性克隆。采用农杆菌介导的茎段转化法将这两个基因分别转进毛白杨（Populus tomentosa）中,筛选得到了转基因植株。ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2转基因植株的株高较野生型分别降低了 36.6%±16.8%和38.9%±9.33%,出现了明显的矮化特征,表明ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2基因负调节毛白杨的株高。转基因杨树植株与野生型比较发现:茎中木质化细胞染色较野生型浅,木质素含量降低,木质部导管分化延迟。qPCR检测发现转基因植株中调控木质素合成的PtoCCR2（肉桂酰辅酶A还原酶）和PtoCAD1（肉桂醇脱氢酶）表达量较野生型显著降低,说明ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2调控了木质素的生物合成。另外,转基因毛白杨中赤霉素 20-氧化酶（Gibberellin 20-oxidase,GA20ox）基因PtoGA20ox1 表达量显著增加,而毛白杨中负责赤霉素代谢的关键基因PtoGA2ox1表达量显著下降,表明外源基因ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2过量表达会触发了杨树赤霉素基因的反馈调节机制。综合上述研究结果表明:ClGA2ox12.1和ClGA2ox12.2调控了植物高度,木质素合成和木质部的形成。研究结果为深入探究赤霉素调控木材形成和植物生长的分子机制奠定理论基础,为杉木木材遗传改良提供技术支持。