阿魏酸是半纤维素分子之间以及半纤维素与木质素分子之间共价交联的“桥梁”,在禾本科植物细胞壁复杂异质的高分子网络结构形成及其木质化过程中起关键作用,它使细胞壁变得坚固,阻碍了纤维素酶、木聚糖酶等木质纤维素降解酶对细胞壁的降解,是细胞壁抗降解屏障形成的重要分子基础。因此,阐明阿魏酸生物合成的分子机理有助于进一步利用遗传工程技术改良木质纤维素的可降解性。本文从禾本科模式植物二穗短柄草中克隆到两个参与调控细胞壁中阿魏酸合成代谢的乙醛脱氢酶基因,并对其生物学功能进行了初步鉴定,主要研究结果如下:1.利用RT-PCR技术从二穗短柄草(Brachypodium distachyon)中克隆出Bd AD1和Bd AD2的全长c DNA基因,其中Bd AD1长度为1628bp,编码蛋白包含有500个氨基酸残基,Bd AD2长度为1767bp,编码504个氨基酸残基。Bd AD1与Bd AD2蛋白序列之间的一致性为69.44%,而Bd AD1与其近缘物种同源蛋白序列之间的一致性介于84%~91%之间,Bd AD2与近缘物种同源蛋白序列之间的一致性则为68%~70%,其中它们与小麦(Triticum aestivum)、羊草(Leymus chinensis)和大麦(Hordeum vulgare)的亲缘关系较高。2.亚细胞定位分析结果表明Bd AD1和Bd AD2蛋白定位于植物细胞的细胞核和细胞质中表达。实时荧光定量PCR分析结果发现,Bd AD1在二穗短柄草成熟叶中表达量最高,而在幼茎和根中表达量较低,Bd AD2在成熟叶和根部中表达量较高,而在幼茎和成熟茎中表达量较低。3.通过体外试验对Bd AD1和Bd AD2的功能进行了初步分析,其中Bd AD1蛋白兼具松柏醛脱氢酶和芥子醛脱氢酶的活性(CALDH/SALDH),可将松柏醛与芥子醛分别氧化生成阿魏酸和芥子酸,且对松柏醛的催化效率显著高于芥子醛,而Bd AD2只能将松柏醛氧化生成阿魏酸。