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落叶松为常绿乔木,树干高大挺拔、树形美观,具有十分发达的根系是造林及园林绿化的重要树种,又是纸浆、木材等物品的主要来源。落叶松阿拉伯半乳聚糖又是一种重要的活性多糖,具有增强机体免疫力、激发免疫细胞的反应活性和调节肠道等多种有益功能。但是落叶松作为重要的林木资源,它遗传背景复杂并且生长发育周期较长,这些特点增加了对落叶松生长发育机理进行深度研究的难度。因此,本研究根据前期的转录组和表达谱数据,分析了14个与生长代谢相关基因的表达模式,完成了落叶松AAⅥ基因全长的克隆;借鉴模式植物拟南芥对细胞壁合成关键酶的研究,特别是对UDPGDH基因的研究,利用其它生物信息学分析方法和分子生物学实验手段,探究落叶松UDPGDH基因的结构、转录特征以及功能。主要研究成果如下: 1.基于实验室前期的转录组测序数据,选取了14个基因的unigene对落叶松双亲及其正反交子代的基因进行表达分析,发现正交子代Larix82× Larix13-6表达量远远高于双亲和反交子代,暗示落叶松中生长代谢相关基因的差异表达基因与落叶松杂种优势性状的形成密切相关。 2.在双亲和子代落叶松中成功克隆了淀粉合成酶Ⅵ的CDNA序列。其中,淀粉合成酶Ⅵ前体基因(SSⅥ)的CDS全长1941 bp,编码647个氨基酸,序列比对研究发现此淀粉合成酶Ⅵ前体基因与已报道的云杉的同源性达95%以上。 3.在双亲和子代落叶松中成功克隆了尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶的cDNA序列。编码尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶的基因的开放阅读框长1581bp,编码537个氨基酸,与已报道的云杉的同源性达98%以上。尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶(UDPGDH)是胞外多糖合成中的一个关键酶。以UDPGDH为目的基因,构建载体转化拟南芥,得到了日本落叶松UDPGDH过表达的拟南芥转基因植株,转基因拟南芥出现茎加粗、叶片表面积增大等表型变化,石蜡切片观察发现转基因拟南芥的细胞壁明显加厚。对拟南芥的表型分析发现落叶松UDPGDH在植物的生长发育和形态建成中起重要作用,尤其是在植物的细胞壁合成中起关键作用的酶。暗示该基因的高表达在落叶松正交子代速生性状的形成起重要的作用。