抗倒伏甘蓝型油菜（Brassica napus L.）木质素含量及木质素合成关键基因的表达
江苏农业(JiangsuofAgr.Sci.),2011,27(3):481～487481
李尧臣，戚存扣.抗倒伏甘蓝型油菜(BrassicanapusL.)木质素含量及木质素合成关键基因的表达[J].江苏农业,2011
27(3):481-487.
抗倒伏甘蓝型油菜(BrassicanapusL.)木质素含量及
木质素合成关键基因的表达
李尧臣，戚存扣
(江苏省农业科学院经济作物研究所，江苏南京210014)
摘要：测定了甘蓝型油菜6个抗倒伏材料和5个易倒伏材料薹期和花期植株不同部位的木质素含量，并对
木质素合成关键酶基因F5H(阿魏酸一5一羟基化酶)基因,4CL(4一香豆酸辅酶A 连接酶)基因,COMT(咖啡酸/5一羟
基阿魏酸O一甲基转移酶)基因进行RT—PCR扩增，以分析抗倒伏和易倒伏材料间木质素含量的差异以及上述3个
与木质素合成相关的关键酶基因的表达差异.结果显示：薹期根颈和茎部木质素含量，抗倒伏材料比易倒伏材料
分别高0.95个百分点和1.90个百分点；开花期根，根颈和茎部木质素含量，抗倒伏材料比易倒伏材料分别高2.53
个百分点,1.97个百分点和1.58个百分点;COMT基因在薹期和开花期的根，根颈和茎部的表达量，抗倒伏与易倒
伏材料间没有明显差异;F5H基因在薹期根，茎部和开花期根部的表达量，抗倒伏材料明显高于易倒伏材料;4CL
基因在薹期和开花期根，根颈的表达量，抗倒伏材料明显高于易倒伏材料；但在薹期和开花期的茎部，抗倒伏材料
与易倒伏材料间4CL基因表达量差异不显着.表明，抗倒伏材料薹期和开花期根,
根颈和茎部合成的木质素含量
较高,F5H和4CL基因可能是与油菜抗倒伏性状相关的关键基因.
关键词：甘蓝型油菜；抗倒伏；木质素;COMT基因;F5H基因;4CL基因；表达差异
中图分类号:$634.301文献标识码:A文章编号:1000-4440(2011)03—0481-07 LignincontentandkeygeneexpressioninligninsynthesisofBrassicana-
pusL.withlodgingresistance
LIY ao—chen,QICun—kou
(InstituteofIndustrialCrops,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences,ng210014,China) Abstract:Tocomparethedifferenceoflignincontentandexpressionofkeygenesinligninbios ynthesisbetween
lodging—resistantlinesandsusceptiblelinesinBrassicanapusL.,lignincontentsinroots,rootcollarsan dstemsof6lodg—
狼吞虎咽
ing—resistantlinesand5susceptiblelinesweremeasuredduringboltingandfloweringperiods,an dcDNAfragmentsofthe3
criticalgenes(COMT,and4CL)relatedtoligninbiosynthesiswereamplifiedbyRT—PCRusingprimersdesignedfrom theconrvativeregionofexistinggenequences.Theresultswerefollows:Atboltingstage, lignincontentsinrootcollars小熊贝贝
妻子的忏悔andstemsoflodging—resistantlineswere0.95and1.90percentagepointsmorethanthoinsusceptiblelines,respe ctive—
ly.Butatfloweringstage,lignincontentsinroots,rootcollarsandstemsoflodging—resistantlineswere2.53,1.97and
收稿日期:2010-07-05
基金项目：江苏省科技支撑计划(农业)项目(BE2009304)；国家高
技术研究发展计划"863"应用计划项目(2009AA101105)
作者简介：李尧臣(1982一)，男，山东菏泽人，硕士研究生，研究方向为
油菜遗传育种.(E—mail)*********************
通讯作者：戚存扣,(E—mail)***********
1.58percentagepointsmorethanthoinsusceptible
lines,respectively.Atboltingandfloweringstages,the expressionlevelsofCOMTgeneinroots,rootcollarsand stemsweresimilarbetweenlodging--resistantlinesandSUS?-
ceptiblelines.ExpressionlevelsofF5Hgeneoflodging—resistantlinesinrootsandstemsatboltingandinrootsat floweringwerehigherthanthoinsusceptiblelines.At
江苏农业2011年第27卷第3期
boltingandflowering,expressionlevelsof4CLgeneoflodging—resistantlinesinrootsandrootcollarsweresignificantly higherthanthoofsusceptiblefines,butthelevelsinstemswerenotsignificantlydifferent.Iti ndicatedthatlodging?re—sistantlinescouldaccumulatemoreligninthansusceptiblelinesduringboltingandflowering periods.F5Hand4CLgenes mightbekeygenesrelatedtolodgingresistanceinBrassicanapusL.
Keywords:BrassicanapusL.;lodgingresistance;lignin;COMTgene;F5Hgene;4CLgene;e xpression
阳光灿烂的日子d诩renC
油菜是重要的油料作物之一.近年来，随着油
菜产量水平的不断提高，倒伏问题已经成为影响高
产的一个重要障碍.J.据报道，倒伏使油菜减产
10%～30%(严重的可达50%以上)，含油量降低
10%～30%[
前人对作物倒伏进行了较多的评价，提出了一
些评价抗倒伏性的方法.有直观的，综合性的，也有
特性突出评价方法.这些方法包括田间直观评价法
(包括倒伏级别和倒伏率)，人工模拟——风洞试验
法(开展风速与茎秆机械强度之间的相互关系，风
速变化与作物振动发生共振时挫折力矩的变化等)，力学测定法(包括茎秆垂直压碎强度和茎秆硬皮穿孔强度，茎秆抗拉弯强度，茎秆横向折断强度, 茎秆弹性测定等)，形态学测定法(包括株高，分枝
点高度，根颈粗，缩茎段，伸长茎段和苔茎段的长度与比值以及根冠比等)，解剖学研究方法(包括测量硬皮厚度，机械组织细胞层数，厚壁细胞外壁厚度, 纤维束数目及长与宽，计算纤维束面积等)，化学研究方法(包括测定茎秆中的化学成分，如可溶性糖, 木质素，纤维素等)，倒伏系数法等.
木质素是植物机械组织和细胞壁的主要成分之
一
校园欺凌教案，它能够与纤维素，半纤维素等其他细胞壁成分相
互交连形成结构复杂的细胞外基质，增强了植物细胞和组织的机械强度.研究表明，木质素含量与作
物抗倒伏能力呈显着正相关.张建等研究结
果表明油菜茎秆中木质素的含量有差异，抗倒伏材料木质素的含量为倒伏材料的1.2倍.杨向东等
郝淑涵
对29个甘蓝型油菜成熟期茎段木质素含量与茎秆强度相关性进行了分析，结果表明，随着木质素含量的增加，茎秆强度逐渐增加.对拟南芥.，烟
草"]，杨树他.，苜蓿]，玉米]，桉树"等植物
中木质素含量关键酶的研究结果显示日,4CL和COMT等基因在木质素合成过程中起重要作用.杨向东等¨通过异源4CL基因在油菜中的过量表达, 提高木质素含量，增强抵抗病虫害和抗倒伏的能力. Hu等用反义RNA技术抑制杨树4CL基因表达, 木质素含量下降，纤维素含量增加15%;Zhao等¨J
从刺槐(Robiniapreudoacacia)中克隆到定位于形成
层表达的GRP1.8启动子，分别与GUS报告基因及
从毛白杨(Populustomentosa)中克隆的4CL1基因连接构建成GRP1.8-GUS和GRP1.8-anti-4CL1融合
基因，转基因于烟草中，木质素含量下降13.7%，纤
维素含量上升15.6%.目前已有通过反义RNA技
术转4CL基因来降低植物体内的木质素含量以培
育适合于工业造纸的树木_1或饲用价值较高的牧
草报道.Franke等和Sibout等对H基因表
达进行研究，发现转基因植株的S一木质素含量增加，并推断F5H酶的催化作用是S.木质素合成中的
关键环节;Ma等¨利用RT—PCR技术克隆了2个
与COMT基因高度同源(93%)的DNA片段,North—ern杂交证明该基因在小麦根，茎，叶中均有表达，其
中茎秆中COMT基因的表达水平与小麦的抗倒伏
相关.Ma等叫研究发现COMT基因的表达在抗倒
伏小麦生长发育后期明显高于易倒伏品种，这种基
冷暖自知完整句子因的高表达进一步促进了COMT酶蛋白和酶活力
的提高，并增强了木质素的合成.
本研究拟分析甘蓝型(BrassicanapusL.)油菜抗
倒伏材料和易倒伏材料在薹期和开花期根，根颈和茎等部位的木质素含量的差异，并应用RT—PCR方法试图探明抗倒伏材料和易倒伏材料薹期和开花期根，根颈和茎等部位木质素合成过程中关键酶基因日,
4CL和COMT表达的差异.
l材料与方法
1.1材料
纯洁反义词供试材料为l1个不同抗倒伏能力的甘蓝型油
菜品种(系)，其中抗倒伏材料6个，易倒伏材料5
