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紫茎泽兰作为世界性入侵杂草在中国被认定为外来入侵物种之首,自从上世纪40年代传入中国之后已经对中国的生态和经济造成极大影响。目前国内外对于紫茎泽兰的研究主要集中在其入侵模式、生态学特性、防除方法和利用等方面。紫茎泽兰化感物质在生物入侵过程中发挥了重要的作用,其作用机制可能是通过影响植物光合作用、各种代谢以及根系生长和对矿质元素吸收等许多方面来实现入侵。然而目前,对于与次生代谢相关的化感物质的代谢调控机理方面的研究还很少,本文就是围绕这一点开展研究工作。本文拟针对与紫茎泽兰化感相关的代谢途径中相关基因进行克隆和功能分析,为紫茎泽兰的综合治理提供理论依据,以期能够找到调控化感物质代谢的关键酶的编码基因,发掘一些能够为农业生产所利用的新基因。本论文的研究结果如下：通过RACE技术,首次克隆了紫茎泽兰肉桂酸四羟化酶基因的全长(GenBank ID:KF751239),将其命名为EaC4H。EaC4H全长1882bp,最大开放阅读框架1518bp,推断其编码505个氨基酸,预测该蛋白分子量为57.8,等电点PI为9.2。该蛋白具有P450结构域。根据EaC4H基因的3’非翻译区序列设计引物,进行Real-TimePCR检测,结果发现：经过不同浓度羟基泽兰酮处理,EaC4H基因的表达水平出现不同程度上调。Southern blot分析表明该基因在紫茎泽兰中至少有5个拷贝；洋葱细胞的瞬时表达显示,EaC4H蛋白具有细胞核定位功能。为探讨紫茎泽兰CHS (EaCHS)基因和C4H (EaC4H)基因功能,试验分别构建EaCHS和EaC4H基因的植物过表达载体和干涉载体,并利用叶盘浸染法将构建的植物表达载体转入到烟草NC89中,分别获得上述两基因的烟草干涉和过表达转化植株。实时荧光定量PCR(RT-PCR)技术检测EaCHS基因烟草转化植株化感代谢途径中关键酶基因的表达量并测定了烟草中化感物质总酚和类黄酮的含量。试验结果表明：与野生型烟草相比,EaCHS过表达烟草的化感代谢途径关键酶基因CHS, CHI, C4H, PAL,4CL, F3’H, DXR, HMGR, TS,相对表达量均极显著性上调(P<0.01),总酚和类黄酮的含量也相应显著性增加(P<0.01)；EaCHS干涉烟草化感代谢途径中关键酶基因的相对表达量均下调(P<0.05),同时总酚和类黄酮的含量也相应降低(P<0.05)。实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测EaC4H过表达转基因烟草T1代叶片中C4H基因表达量比野生型烟草上调近21倍,但其他被检测相关酶CHS, CHI, C4H, PAL,4CL, F3H, DXR, HMGR和TS表达量却呈不同程度下调趋势,EaC4H的干涉转基因烟草T1代叶片中上述各被检测酶基因表达量与C4H均呈下调趋势。HPLC检测转基因烟草叶片中C4H的活性与C4H基因表达量呈相应变化趋势,但次生代谢物总酚和类黄酮含量均低于野生型烟草。盐胁迫和干旱胁迫条件下,EaCHS过表达转基因烟草种子萌发率高于野生型和干涉型,叶绿素(Chlorophyll),丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O2-)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的等生理指标的检测表明EaCHS过表达转基因烟草的耐盐和耐干旱性能也得到明显提高,但EaCHS干涉转基因烟草的种子萌发对盐和干旱胁迫敏感高于野生型,幼苗的耐盐和耐干旱性能明显降低。EaCHS基因在烟草中表达量提高之后,提高植物对逆境的适应性,由此推断该基因可能为植物在逆境(干旱,盐)中的生存提供帮助。盐胁迫和干旱胁迫条件下,EaC4H过表达和干涉型转基因烟草种子萌发率均低于野生型和干涉型,叶绿素(Chlorophyll),丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O2-)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的等生理指标的检测表明EaC4H过表达和干涉型转基因烟草的耐盐和耐干旱性能均弱于野生型。EaC4H基因在烟草中表达量变化之后,改变植物对逆境的适应性,由此推基因可能植物在逆境(干旱,盐)中的生存提供帮助。