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以木质素合成途径中关键的限速酶——4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate: CoAligase，4CL，EC6.2.1.12)为研究对象，在NCBI数据库中搜索得到水稻、拟南芥、玉米和杨树的4CL蛋白及其编码序列(CDS)。同时，在高粱基因组中搜索与它们同源性较高的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列，对以上序列进行对位排列分析，构建系统发生树。通过氨基酸序列比对和同源性分析，在高粱基因组中，鉴定出7个4CL类似(4CL-like)基因。 以高粱中7个4CL类似(4CL-like)基因为参照，设计引物，以甜高粱品种‘大力士’为研究对象，克隆得到7个甜高粱中的4CL-like蛋白的编码序列。这些序列对位排列分析显示:它们均具有4CL蛋白保守序列BoxⅠ(SSGRRGLPKGV)和BoxⅡ(GEICIRG);其氨基酸序列与水稻中相对应的Os4CLs有90％左右的相似度;按照蛋白同源性关系，它们可分为4CL ClassⅠ和4CL ClassⅡ两类，其中Sb07G007810、Sb04G005210、Sb10G026130、Sb07G022040、Sb03G000610和Sb06G016630属于4CLClassⅠ,Sb04G031010属于4CL ClassⅡ。 将甜高粱中7个4CL-like基因构建到原核表达载体pET-51b(+)和pET-28a(+)中，利用大肠杆菌BL21进行重组蛋白的诱导表达。蛋白粗提液经镍柱纯化后进行酶活检测及酶特性分析。酶促反应结果表明7个甜高粱的4CL蛋白都具有4-香豆酸辅酶A连接酶活力，其中甜高粱4CL ClassⅠ中的Sb07G007810、Sb04G005210、Sb10G026130、Sb07G022040蛋白对底物香豆酸、肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸都具有较高的酶活力，Sb04G031010(4CL ClassⅡ)蛋白对这些底物也具有4-香豆酸辅酶A连接酶活性，但酶活力弱于4CL ClassⅠ类。4CL ClassⅠ中Sb03G000610和Sb06G016630蛋白的4CL酶活力更弱，7个4CL蛋白对底物芥子酸都没有4CL催化酶活性。总之，甜高粱中的这7个基因都应属于真正的4CL基因。 在甜高粱不同生长时期和不同组织部位进行这7个4CL基因的时空表达分析。结果显示:在根中，Sb04G005210的表达量最高，Sb07G007810次之，两者在根中的表达量占4CL ClassⅠ类基因总表达量的93％～95％;在甜高粱叶中，Sb07G007810的表达量最高，Sb4G005210次之，两者在叶中的表达量占4CL ClassⅠ类基因总表达量的90％左右;在甜高粱茎中，Sb4G005210的表达量最高，成苗期木质部中的表达量可占4CL ClassⅠ类基因总表达量的83％-89％;参与木质素合成的4CL ClassⅠ类基因在植物组织生长快速期的表达量非常高，而参与类黄酮合成的4CL ClassⅡ类基因在植物受到太阳直接照射的部位表达量显著地增加。 甜高粱愈伤组织的诱导是进行转基因甜高粱研究的首要条件。本研究通过对不同诱导培养基的使用和不同甜高粱部位愈伤的诱导发现:成熟胚（种子）愈伤组织诱导的最佳培养基为MS基本培养基+5 mg·L-12，4-D，胚芽胚芽愈伤组织诱导的最佳培养基为MS基本培养基+3 mg·L-12，4-D，胚根胚根愈伤组织诱导的最佳培养基为MS基本培养基+3 mg·L-12，4-D+0.5 mg·L-1 KT，幼穗的出愈率最高，其愈伤组织诱导的最佳培养基为MS基本培养基+3 mg·L-12，4-D。由愈伤组织再分化结果可知，幼穗诱导出的愈伤组织再分化获得丛生芽率最高胚芽、胚根胚芽、胚根次之，成熟胚（种子）较低。综上所述，幼穗为诱导出胚性愈伤的最好材料。 利用基因工程调控木质素生物合成是当今研究的热点。构建了甜高粱特异的4CL干涉载体pFGC5941-4CL-RNAi，通过农杆菌介导和基因枪转化法对甜高粱愈伤进行遗传改造，以期获得4CL基因表达量降低，木质素含量减弱的甜高粱。