论文摘要
细胞壁是地球上生物质的主要形式,是人类生活所需要的纤维材料和生物能源原料。纤维素是细胞壁的主要成分之一,是地球上最丰富的生物大分子和最重要的可再生资源。因此对纤维素合酶的研究具有重要意义。本实验室从韩国Postech突变体库（http://www.postech.ac.kr/life/pfg/）购买了纤维素合酶的T-DNA突变体,鉴定出了OsCesA9的纯合突变体,并初步研究了该基因的功能。具体结果如下：1、纤维素合酶多克隆抗体的制备选择OsCesA1、OsCes2、OsCesA3基因的特异区段设计引物,制备了三种纤维素合酶的抗原,抗原纯化后免疫家兔获得特异性较强的多克隆抗体。2、不同生育期的表型观察通过全生育期的表型观察发现,该突变体矮且脆,分蘖数少,叶片的机械拉力仅为野生型的10%。3、纤维素合酶基因的表达分析利用定量PCR检测纤维素合酶基因的表达,结果表明：突变体中OsCesA9基因的表达极显著降低。次生壁基因OsCesA4的表达量极显著降低,OsCesA7的表达基本不变。OsCesA1、OsCesA3、OsCesA8、OsCesA2、OsCesA5、OsCesA6表达均极显著降低。4、细胞壁成分分析突变体中晶体纤维素的含量减低47.62%,非晶体纤维素含量降低30.15%,半纤维素的含量升高18.08%,果胶的含量升高23.89%。木质素的主要单体G、S、H的含量均降低。5、育性分析与野生型相比,突变体的花粉活力低；花药短小且颜色较浅；部分花粉粒形状不规则。6、体外活性分析与野生型相比,突变体体外合成纤维素的活性极显著降低。Expansin是一种促进细胞壁松弛和伸展的蛋白,在植物生长发育过程中起着广泛的作用,如促进种子萌发、果实成熟、花器官发育等。该蛋白主要分为四个亚家族：EXPA （a-expansins）、EXPB （β-expansins）、EXLA （expansin-like A）和EXLB （expansin-like B）。本研究通过分析Expansin与细胞壁多糖之间的关系来初步探讨该家族基因的功能,具体结果如下：1、Expansin基因的芯片表达谱分析珍汕97和明恢63的33个组织芯片表达谱分析表明,OsEXPs基因在组织表达中具有特异性,如OsEXPA2、OsEXPA5、OsEXPA10、OsEXPA11、OsEXPA12、OsEXPA29、OsEXPB1、OsEXPB4、OsEXPB6主要在种子萌发后生长2天的胚芽、胚根和愈伤组织中表达；OsEXPA9、OsEXPA12、OsEXPA13、OsEXPA14、OsEXPA17、OsEXPA22、OsEXPA23、OsEXPA24、OsEXPA28、OsEXPA31、OsEXPB5主要在种子萌发后生长2天的胚根和幼根中表达；OsEXPA26、OsEXPA32、OsEXPB9、OsEXPB1a、OsEXPB10主要在雄蕊和穗中表达。2、OsExp/CslD/GT基因的共表达芯片分析珍汕97和明恢63的33个组织芯片表达谱分析表明,OsExp/CslD/GT基因在光暗处理的胚芽、胚根及开花前一天的雄蕊中存在着共表达。3、RT-PCR及Real-time PCR检测OsExp/CslD/GT基因的共表达以珍汕97为材料,RT-PCR检测基因的表达,结果与芯片数据一致,OsEXP/CSL/GT基因在光暗处理的胚芽、胚根及开花前一天的雄蕊中存在着共表达。以日本晴及其突变体（C1、C6、C15、G40）为材料,RT-PCR检测光暗处理的胚芽及胚根中基因的表达,结果表明OsExp/CslD/GT共表达模式与珍汕97一致。RT-PCR及Real-time PCR的结果表明,OsExp/CslD/GT在雄蕊中共表达。4、Expansin与细胞壁多糖之间的关系在水稻胚芽中,通过分析细胞壁多糖成分与多糖合成相关基因GT家族基因之间的关系以及OsGT与Expansin之间的共表达关系,推测OsEXPA1、OsEXPA10可能主要作用于纤维素微纤丝与木糖之间,促进细胞壁的松弛。在水稻胚根中,通过分析细胞壁多糖成分与多糖合成相关基因OsCslD家族基因之间的关系以及OsCslD与（?）Expansin之间的共表达关系,推测OsEXPB5可能主要作用于纤维素微纤丝与木糖之间,促进细胞壁的松弛。在水稻雄蕊中,通过分析通过分析细胞壁多糖成分与多糖合成相关基因OsCslD家族基因之间的关系、OsCslD与Expansin之间的共表达关系以及基因表达的组织特异性,推测OsEXPA26、OsEXPB9、OsEXPB10、OsEXPB1a主要作用于纤维素微纤丝与果胶或纤维素微纤丝与半纤维素之间,促进细胞壁松弛。