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纤维素是植物细胞壁中最丰富、最重要的组分，主要由位于细胞膜上的纤维素合酶复合体(CelluloseSynthaseComplexs，CSCs)负责合成。目前纤维素合酶(CelluloseSynthase，CESA)是此复合体中唯一已知的组分，而人们对纤维素合酶在转录和蛋白水平调控机理的认识还十分有限，尤其对单子叶植物，如水稻中纤维素合成机理的解析更是空白。本文通过水稻纤维素合酶基因家族的表达谱分析和BrittleCulm3(BC3)可能参与CSCs胞内运输并影响纤维素合成机制的研究，拓展了人们对纤维素生物合成机制的认识。
我们首先创制了一套水稻纤维素合酶基因OsCESA1-9启动子融合GUS报告基因的转基因植物。通过GUS活性染色，并结合生物芯片数据，初步揭示了水稻OsCESA基因家族的表达规律，我们发现(1)参与初生壁纤维素合成的OsCESA1-3，5，6,8基因与参与次生壁纤维素合成的OsCESA4，7,9基因除各自在对应的部位表达外，表达部位有部分重叠，界线并不严格;(2)次生壁相关OsCESA4，7,9和初生壁相关OsCESA1，3，8分别高度协同表达，可能分别参与两组CSCs的组装;(3)OsCESA2有特殊的表达谱，在雄蕊中高表达，与其他OsCESAs共表达率较低。
目前认为CSCs是在高尔基体内完成组装后，通过囊泡运输到达质膜、合成晶体化的纤维素。前期研究表明BC3的突变可能直接或间接影响了OsCESA4在质膜上的丰度，但其具体作用机制尚不明确。本研究首先通过细胞壁醛酸糖和组分分级分析发现，bc3突变体茎秆中的非纤维素多糖含量相比野生型有显著上升，进一步确定了BC3的突变特异地影响了纤维素的合成。随后通过酵母双杂交发现BC3与OsCESA4没有直接的相互作用，但可与水稻Dynamin-relatedProtein1(DRP1)家族成员OsDRP1C和OsDRP1D形成异源多聚体。免疫组化试验还表明BC3能定位于正在形成的细胞板。综合以上结果我们推测BC3与OsDRP1C和OsDRP1D互作形成多聚体，并参与了CSCs胞内的运输过程。
以上两部分的研究表明，水稻OsCESA基因家族的表达谱和蛋白转运过程都十分复杂，并受到了严格的调控，为解析CESA的作用机制积累了重要的数据。