不同倒伏性燕麥莖稈強(qiáng)度及其木質(zhì)素合成基因表達(dá)特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：S544.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0435（2025）05-1363-09

Abstract：In this study，two oat varieties with different lodging resistance were taken as materials，the regulation of lignin biosynthesis on oat stem strength was investigated by analyzing the differences of stem strength traits and lignin synthesis-related gene expression levels，which provided references for genetic improvement of oat stem strength and lodging resistance breeding.The results showed as follows：there were significant differences .^-0.05 ） in stem strength related traits among different lodging resistant varieties，and there was a significant positive correlation （ Plt;0.01 ）between stem strength and lignin content of the basal second internode， and the lignin content of the basal second internode of lodging resistant varieties was significantly higher （ Plt; O.05） than lodging senstive varieties.The expression levels of the relate enzyme genes of 9 lignin synthesis pathways were observed in filling stage lt; dough stage lt; milking stage，and lodging sensitive varieties

Key Words：Oat;Stem strength;Lignin synthesis;Gene expression;Lodging resistance

普通栽培燕麥（AvenasativaL.）為禾本科（Gramineae）燕麥屬（Avena）一年生草本植物，也是一種糧飼兩用型作物，在全球5大洲約70個(gè)國(guó)家與地區(qū)都有廣泛種植1，2023年全國(guó)燕麥種植面積超90萬(wàn) hm² ，產(chǎn)量突破290萬(wàn)t2。燕麥具有生物量大、蛋白含量和飼喂價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)，是重要的優(yōu)質(zhì)飼草料來(lái)源之一[3]，在保障國(guó)家飼料糧安全、修復(fù)改良鹽堿土地、促進(jìn)草牧業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用4。燕麥不同于其他作物，其以收獲地上全株為主，增大群體密度是獲得高產(chǎn)所采用的普遍策略，但這往往導(dǎo)致其生長(zhǎng)后期極易發(fā)生倒伏[5]。倒伏嚴(yán)重制約燕麥飼草、籽粒產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[6-7]。

隨著對(duì)植物倒伏研究的不斷深人，木質(zhì)素因其具有抵抗外界不良環(huán)境侵襲，尤其是倒伏等非生物脅迫方面的功能，常被作為研究作物抗倒伏性的切入點(diǎn)[8]。大量研究認(rèn)為木質(zhì)素含量與作物莖稈抗倒伏性有關(guān)[9，木質(zhì)素積累能顯著增加細(xì)胞壁強(qiáng)度，增強(qiáng)莖稈彈性、剛度和抗彎折力，從而提高莖稈折斷強(qiáng)度和植株抗倒伏能力[10]。木質(zhì)素苯丙烷途徑是植物體次生代謝中一個(gè)起重要作用的通用途徑，主要包括苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanineammoniase，PAL）、肉桂酸 4-羥化酶（Cinnamic acid 4-hydroxylase，C4H）、4-香豆酰CoA連接酶（4-CoumarylCoAligase，4CL）、羥基肉桂酰CoA還原酶（HydroxycinnamylCoA reduc-tase，CCR）、肉桂醇脫氧酶（Cinnamyl alcohol deoxy-ase，CAD）、香豆酸-3-羥化酶（Coumarate 3-hydroxy-lase，C3H）、阿魏酸-5-羥基化酶（Ferulate-5-hydroxy-lase，F(xiàn)5H）、咖啡酸-3-羥基阿魏酸-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（Caffeicacid3-O-methyl transferase，COMT）、咖啡酰輔酶A3-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（Cafeoyl-CoA3-O-meth-yltransferase，CCoAOMT）9種酶基因，這些酶基因不僅參與木質(zhì)素及其單體的形成，而且調(diào)控其他次生代謝產(chǎn)物（如黃酮、花青素、生物堿）的合成[11]。PAL，4CL，C4H，CCR，CAD，C3H，F(xiàn)5H，COMT，CCOAOMT作為木質(zhì)素生物合成途徑的公共酶基因已經(jīng)被克隆[12]，并已有研究探討了他們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)影響木質(zhì)素含量參與調(diào)控作物抗倒伏性。研究表明 PAL 表達(dá)量下調(diào)使G木質(zhì)素含量減少 ，PAL，4CL 和 CCR 表達(dá)量與莖稈木質(zhì)素含量顯著相關(guān)，是調(diào)控油菜莖稈抗倒性的關(guān)鍵基因[13]。胡丹等[14]認(rèn)為 PAL，4CL C4H，CAD 和 CCR 是甜蕎莖稈木質(zhì)素合成代謝途徑的關(guān)鍵基因， PAL，CAD 和4CL表達(dá)量與木質(zhì)素含量顯著正相關(guān)，也是參與調(diào)控小麥莖稈基部節(jié)間木質(zhì)素代謝的關(guān)鍵酶基因[15]，同時(shí)4CL也影響亞麻莖稈表皮細(xì)胞壁木質(zhì)部積累程度[16]。Liu等[17]認(rèn)為 PAL，4CL ，CAD 和 CCR 的過(guò)表達(dá)能增加細(xì)胞壁中木質(zhì)素含量和莖稈壁厚，大幅提高水稻抗倒伏性， COMT 的相對(duì)高表達(dá)也可以增加抗倒伏小麥品種第2節(jié)間木質(zhì)素含量，CCoAOMT和 F5H 是G型和S型木質(zhì)素單體合成的必需基因[18]

目前，在玉米[19]、小麥[20]等作物抗倒伏性方面的研究均認(rèn)為木質(zhì)素合成相關(guān)基因通過(guò)參與調(diào)控木質(zhì)素積累與代謝過(guò)程，從而影響莖稈強(qiáng)度和抗倒伏性。我們前期也發(fā)現(xiàn)，燕麥莖稈木質(zhì)素含量與莖稈強(qiáng)度有關(guān)，基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量高的品種莖稈抗倒伏能力強(qiáng)[21]。然而，木質(zhì)素生物合成過(guò)程受多種酶基因共同調(diào)控，目前關(guān)于已被克隆的木質(zhì)素合成酶基因在燕麥莖稈中的表達(dá)情況尚不清楚，尤其在不同倒伏性品種莖稈中的表達(dá)特點(diǎn)仍有待深入研究。為此，本研究通過(guò)比較不同倒伏性燕麥品種在3個(gè)生育時(shí)期莖稈基部節(jié)間的木質(zhì)素含量差異，用簡(jiǎn)并引物擴(kuò)增得到基因 PAL ， 4CL ， C4H CCR，CAD，C3H，F(xiàn)5H，COMT，CCOAOMT 的部分CDS序列，利用qRT-PCR方法檢測(cè)9個(gè)酶基因在燕麥莖稈中的表達(dá)情況，探討參與燕麥莖稈木質(zhì)素合成的主要酶基因，為燕麥莖稈強(qiáng)度相關(guān)性狀遺傳改良和抗倒伏品種培育提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料為2個(gè)國(guó)內(nèi)育成飼用燕麥品種，分別為‘蒙燕1號(hào)‘（抗倒伏型，MY-1）、定燕2號(hào)'（易倒伏型，DY-2），倒伏類型劃分依據(jù)實(shí)際倒伏率和倒伏等級(jí)確定[7]。田間試驗(yàn)于2023年在甘肅省百斯特種業(yè)安定牧草育種站進(jìn)行，樣地面積 10m²（4m×2.5m）

3次重復(fù)，基本苗450萬(wàn)株 ?hm^-2 ，行距 0.25m ，每小區(qū)種植10行。小區(qū)間距 1m ，試驗(yàn)周圍保護(hù)行 2m 采用條播方式種植，其他管理措施等同大田示范。

1. 2 取樣與指標(biāo)測(cè)定

抽穗期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株燕麥掛牌標(biāo)記，在灌漿期、乳熟期與蠟熟期分別進(jìn)行取樣，5株齊地剪取單株后調(diào)查莖基部第2節(jié)間形態(tài)，用游標(biāo)卡尺 ）量取莖節(jié)長(zhǎng)、莖節(jié)粗、節(jié)間壁厚，稱取鮮重后將基部第2節(jié)間（葉鞘）在 60^°C 烘干至恒重稱取干重，計(jì)算莖稈密度。莖稈基部第2節(jié)間折斷強(qiáng)度與穿刺強(qiáng)度采用莖稈強(qiáng)度儀（YYD-1，浙江拓普云農(nóng)科技有限公司）測(cè)定。其余5株剪取基部第2節(jié)間，凈化后在 105^°C 下殺青 30min ，再于 80^°C 烘干至恒重后用高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)（WK-2000）充分粉碎，過(guò)孔徑60目篩網(wǎng)用Klason法測(cè)定木質(zhì)含量[22]。

1.3木質(zhì)素代謝基因表達(dá)分析

1.3.1總RNA提取與完整性的檢測(cè) 用試劑盒（Tiangenbiotech）提取總RNA，用DNaseI（TaKaRa）除去總RNA中混有的少量DNA，用ThermoNanoDrop2O00c微量紫外分光光度計(jì)測(cè)定RNA濃度并用 1.0% 的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)總RNA完整性。

1.3.2cDNA第一鏈合成與引物設(shè)計(jì)用TaKaRa公司提供的PrimeScriptTMRTReagentKitwithgDNAEraser（perfectRealTime）試劑盒合成cDNA，一 20^°C 保存?zhèn)溆谩Ｍㄟ^(guò)NCBI搜索不同物種木質(zhì)素合成相關(guān)基因的cDNA編碼的氨基酸序列，對(duì)所有的序列進(jìn)行多序列比對(duì)，確定合適的保守區(qū)域，利用Primer5.O設(shè)計(jì)簡(jiǎn)并引物，簡(jiǎn)并引物擴(kuò)出條帶后，進(jìn)行TA克隆連接測(cè)序，將測(cè)序結(jié)果在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比對(duì)，分析是否為木質(zhì)素代謝相關(guān)基因（PAL，4CL，C4H，CCR，CAD，C3H，F(xiàn)5H，COMT，CCOAOMT），確定之后設(shè)計(jì)qRT-PCR引物，同時(shí)根據(jù)NCBI中已報(bào)道的小麥、油菜、甜蕎莖稈木質(zhì)素代謝關(guān)鍵基因序列，用Primer5.0設(shè)計(jì)qRT-PCR引物（表1）。

1.3.3實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR檢測(cè)實(shí)時(shí)熒光定量PCR反應(yīng)體系含SYBRPremix Ex Taq I（TaKaRa） 10μL ，ROX Reference Dye （50×）0.4μL ，cDNA 2μL ，Primer- ?F 0.4μL ，Primer- R0.4μL ，補(bǔ)水至總體積 20μL 。擴(kuò)增反應(yīng)程序?yàn)? 5s，60^°C30s，95^°C15s，60^°C1min，95^°C15s，40 個(gè)循環(huán)（退火溫度根據(jù)不同引物進(jìn)行調(diào)整）。采用 2^-ΔΔCT 法分析數(shù)據(jù)，確定基因的相對(duì)表達(dá)量。每個(gè)取樣點(diǎn)3次生物學(xué)重復(fù)，分別計(jì)算2個(gè)燕麥品種在3個(gè)生育時(shí)期（分別以易倒伏品種為對(duì)照）莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素代謝途徑酶基因的全部拷貝表達(dá)量總和。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用MicrosoftExcel2019整理數(shù)據(jù)，SPSS25.0顯著性檢驗(yàn)與方差分析，利用GraphPadprisml0.0進(jìn)行線性相關(guān)分析，OriginPro21.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1不同燕麥品種莖稈強(qiáng)度相關(guān)性狀統(tǒng)計(jì)

灌漿期2個(gè)燕麥品種莖稈強(qiáng)度相關(guān)性狀間均存在明顯差異（圖1），抗倒伏品種基部第2節(jié)間莖粗、稈壁厚、莖稈折斷強(qiáng)度、莖稈穿刺強(qiáng)度極顯著高于易倒伏品種（ ?Plt;0.01） ，但基部第2節(jié)間莖長(zhǎng)抗倒伏品種極顯著低于易倒伏品種（ Plt;0.01） ，易倒伏品種基部第2節(jié)間莖長(zhǎng)較抗倒伏品種高29.11% 。抗倒伏品種基部第2節(jié)間莖粗、莖稈壁厚分別較易倒伏品種高34. 17% 和 26.18% ，抗倒伏型品種莖稈折斷強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度分別較易倒伏型品種高 36.23% 和 36.60% ，抗倒伏品種莖稈基部第2節(jié)間密度較易倒伏品種高 29.76% 。線性相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，莖稈基部第2節(jié)間莖長(zhǎng)與莖稈穿刺強(qiáng)度和折斷強(qiáng)度均呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，基部第2節(jié)間莖粗、莖稈壁厚、木質(zhì)素含量和莖稈穿刺強(qiáng)度均與折斷強(qiáng)度呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系（圖2）。

2.2不同燕麥品種莖稈基部節(jié)間木質(zhì)素含量

2個(gè)燕麥品種莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量均隨生育期遞進(jìn)逐漸增加（表2），同一生育時(shí)期，木質(zhì)素含量在抗倒伏品種和易倒伏品種間存在極顯著差異 （Plt;0.01） ，說(shuō)明基部伸長(zhǎng)節(jié)間莖稈強(qiáng)度與木質(zhì)素含量對(duì)燕麥抗倒伏性具有重要影響。同一生育時(shí)期，抗倒伏品種莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量顯著高于易倒伏品種 。灌漿期至蠟熟期，抗倒伏品種莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量較易倒伏品種分別高 2.01%，2.22% 和 2.42% ；乳熟期至蠟熟期，抗倒伏品種莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量增加明顯，而易倒伏品種僅增加了0.71個(gè)百分點(diǎn)。從灌漿期到蠟熟期，抗倒伏品種莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量平均增加 5.17% ，易倒伏品種增加了 4.5% ，倒伏類別和生育時(shí)期的互作效應(yīng)對(duì)木質(zhì)素含量并無(wú)顯著影響（表3）。

2.3木質(zhì)素代謝途徑酶基因的相對(duì)表達(dá)量

不同倒伏性品種、不同生育時(shí)期間各基因表達(dá)量的方差分析表明（表4），基因 PAL，4CL，C4H，CCR ，CAD，C3H，F(xiàn)5H，CCOAOMT，COMT 的相對(duì)表達(dá)量在時(shí)期間的差異均達(dá)到極顯著 （Plt;0.01） 水平，除PAL 和 C4H 表達(dá)量在品種間存在顯著差異外，其余基因表達(dá)量在品種間均存在極顯著差異， PAL 表達(dá)量在時(shí)期和品種交互作用下的差異不顯著。

基因 PAL ， C4H ， 4CL ， CAD ， CCR ， C3H F5H，COMT，CCOAOMT 表達(dá)量在不同品種和不同時(shí)期間均存在顯著差異（ Plt;0.05） （圖3）。灌漿期至蠟熟期，9個(gè)基因的相對(duì)表達(dá)量總體表現(xiàn)為灌漿期 lt; 蠟熟期 lt; 乳熟期，易倒伏品種 lt; 抗倒伏品種。灌漿期除 4CL 和 CAD 的表達(dá)量在不同品種間存在顯著差異外，其余基因的表達(dá)量在2個(gè)品種間無(wú)顯著差異， C4H 的表達(dá)量最高，平均為2.317，其余均在 0.912～1.403 之間。同時(shí)期，抗倒伏品種CAD 的表達(dá)量較易倒伏品種高 38.90% ，易倒伏品種4CL表達(dá)量較抗倒伏品種高 24.13% 。乳熟期，2個(gè)品種莖稈木質(zhì)素合成酶基因表達(dá)量均顯著升高，較灌漿期增大4.92倍和3.38倍，其中抗倒伏品種莖稈基部第2節(jié)間9個(gè)酶基因表達(dá)量分別較易倒伏品種高 5.48% 38.90% ，46. 19% ，24. 13% 23.56% 37.75% ， 36.07% ， 32.72% ， 22.87% 和 33.38% ○蠟熟期，基因 4CL 表達(dá)量在2個(gè)品種間無(wú)顯著差異，而 PAL，C4H，CAD，F(xiàn)5H，CCR，C3H，CCOAOMT COMT的表達(dá)量在不同品種間存在極顯著差異（Plt;0.01） 。易倒伏品種 4CL 5 C4H 表達(dá)量從灌漿至蠟熟顯著增加，而抗倒伏品種9個(gè)酶基因表達(dá)量均隨生育期遞進(jìn)呈先增后降趨勢(shì)。乳熟期至蠟熟期，9個(gè)酶基因表達(dá)量均顯著下降，但均高于灌漿期各自在不同品種間的表達(dá)量。

2.4木質(zhì)素含量及其基因表達(dá)量間的相關(guān)性

由表5可知，灌漿期燕麥莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量與COMT表達(dá)量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與C4H 表達(dá)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但與其他酶基因表達(dá)量相關(guān)但不顯著。乳熟期基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量與9個(gè)酶基因均具有顯著相關(guān)性，其中，4CL，C4H，CCR表達(dá)量與木質(zhì)素含量極顯著負(fù)相關(guān)，而C3H 表達(dá)量與木質(zhì)素含量極顯著正相關(guān)；蠟熟期

PAL， 4CL ， C4H CCR ， COMT 表達(dá)量與木質(zhì)素含量顯著正相關(guān)。不同生育時(shí)期9個(gè)酶基因表達(dá)量間也存在一定相關(guān)性。其中，灌槳期各基因表達(dá)量間相關(guān)但相關(guān)性不顯著，乳熟期和蠟熟期 4CL，C4H CCR， CAD ，C3H，F(xiàn)5H，CCOAO， COMT 各自表達(dá)量間存在顯著相關(guān)性，灌漿期 4CL 和 C4H 的表達(dá)量與CCR，CAD，C3H，F(xiàn)5H，CCOAOMT，COMT的表達(dá)量極顯著負(fù)相關(guān)（表6）。

3討論

3.1 莖稈強(qiáng)度及木質(zhì)素含量對(duì)燕麥倒伏的影響

木質(zhì)素在維持細(xì)胞形態(tài)建成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、提高莖稈細(xì)胞壁硬度和增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度方面具有重要作用，其含量與作物倒伏顯著相關(guān)[23]。研究表明，通過(guò)增加莖稈節(jié)間木質(zhì)素含量可提高抗倒伏能力[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，易倒伏品種基部第2節(jié)間莖長(zhǎng)較抗倒伏品種高 30% ，抗倒伏品種基部第2節(jié)間莖粗、莖壁厚分別較易倒伏品種高 34.17%，26.18% ；易倒伏品種基部第2節(jié)間密度小，莖稈強(qiáng)度較抗倒伏品種小 4.58N 。同時(shí)，基部第2節(jié)間莖長(zhǎng)、莖粗和莖稈壁厚與莖稈強(qiáng)度存在顯著線性關(guān)系。因此，適當(dāng)縮短基部伸長(zhǎng)節(jié)間莖稈長(zhǎng)度，增加莖粗和壁厚及木質(zhì)素含量可有效提高莖稈強(qiáng)度，從而在保持穩(wěn)產(chǎn)前提下增強(qiáng)燕麥抗倒伏性，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)與抗倒性狀的協(xié)同優(yōu)化。陳曉光等[20]發(fā)現(xiàn)小麥莖稈基部節(jié)間的木質(zhì)素積累量與莖稈強(qiáng)度顯著正相關(guān)，Berry等[25]與Tripathi等[26]均認(rèn)為莖稈木質(zhì)素含量高的品種抗倒伏性強(qiáng)，王群瑛等2也認(rèn)為成熟期田間玉米品種抗倒伏性與莖稈基部節(jié)間木質(zhì)素含量相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)莖稈木質(zhì)素含量與燕麥莖稈節(jié)間強(qiáng)度存在極顯著相關(guān)性，莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量高的燕麥品種抗倒伏性強(qiáng)，3個(gè)時(shí)期木質(zhì)素含量在不同倒伏性品種間均差異極顯著，抗倒伏品種從灌漿期至蠟熟期莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量平均增加 38.38% 同一時(shí)期，易倒伏品種莖稈基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量顯著低于抗倒伏品種，這與前人對(duì)油菜（BrassicanapusL.）蕎麥（FagopyrumesculentumMoench）的研究結(jié)果基本一致[14.28]

3.2莖稈基部節(jié)間木質(zhì)素合成酶基因表達(dá)分析

研究表明 PAL，4CL，C4H，C3H，CAD，CCR F5H，COMT 和 CCOAOMT 在整個(gè)木質(zhì)素生物合成代謝途徑發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，特別是 PAL 4CL，C4H，CAD 和 CCR 表達(dá)量的升高促進(jìn)了木質(zhì)素積累[29]。本研究表明9個(gè)木質(zhì)素合成基因在不同品種、不同時(shí)期間存在顯著差異 （Plt;0.05） ，相對(duì)表達(dá)量表現(xiàn)為灌漿期 lt; 蠟熟期 lt; 乳熟期，易倒伏品種 lt; 抗倒伏品種。灌漿期不同倒伏性燕麥品種 C4H 的全部拷貝表達(dá)量總和最高，高出其余基因平均表達(dá)量的1倍以上，抗倒伏品種 PAL，CAD，C3H，CCR ，COMT表達(dá)量高于易倒伏品種， C4H，F(xiàn)5H CCOAOMT表達(dá)量在不同品種間無(wú)顯著差異，易倒伏品種4CL表達(dá)量較高。乳熟期9個(gè)酶基因在不同品種間的表達(dá)量均達(dá)到最高，較灌漿期平均增大4.92倍，說(shuō)明乳熟期可能是燕麥莖稈基部節(jié)間木質(zhì)素合成積累的關(guān)鍵時(shí)期；蠟熟期9個(gè)酶基因表達(dá)量均顯著下調(diào)， PAL 4L，C4H，CAD，F(xiàn)5H，CCR，C3H CCOAOMT， COMT 的表達(dá)量在不同倒伏性品種間存在極顯著差異（ Plt;0.01） ，4CL表達(dá)量可能對(duì)燕麥莖稈木質(zhì)素含量影響不明顯。從灌漿期到蠟熟期，9個(gè)酶基因表達(dá)量在抗倒伏品種莖稈節(jié)間均呈先增后降趨勢(shì)，易倒伏品種的 4CL，C4H 表達(dá)量隨生育期遞進(jìn)持續(xù)增加，這可能與 4CL 和 C4H 在木質(zhì)素合成中分屬不同的代謝調(diào)控路徑有關(guān)， 4CL 催化不同底物調(diào)控木質(zhì)素合成[30， C4H 影響S型木質(zhì)素單體合成[31-32]。乳熟期 PAL 4CL C4H，F(xiàn)5H CCR，CAD，C3H，CCOAOMT，COMT 活性顯著高于灌漿期和蠟熟期，且 4CL，C4H，F(xiàn)5H，CCR，C3H 與木質(zhì)素含量存在極顯著相關(guān)性。因此，推測(cè)灌漿期至蠟熟期莖稈基部節(jié)間發(fā)育過(guò)程中木質(zhì)素合成基因 PAL，4CL，C4H，CAD，COMT 和 CCR 的相對(duì)高表達(dá)可作為燕麥植株的強(qiáng)抗倒性的重要標(biāo)志，同時(shí)，深入探索木質(zhì)素生物合成途徑重要酶基因在燕麥莖稈中不同部位的表達(dá)特點(diǎn)及其互作對(duì)理解燕麥莖稈強(qiáng)度的形成機(jī)制具有重要意義。

3.3莖稈基部節(jié)間木質(zhì)素含量與酶基因的相關(guān)性

Lu等33發(fā)現(xiàn)煙草莖稈中過(guò)表達(dá) 4CL 后木質(zhì)素含量增加了 25% ，Goujon等[34通過(guò)抑制擬南芥中CCR 的表達(dá)使得其莖稈木質(zhì)素含量顯著降低，已有研究表明CCOAOMT，4CL，COMT和 F5H 為亞麻莖稈木質(zhì)素代謝的關(guān)鍵酶基因[16]， PAL，4CL，F(xiàn)5H ，CCR 為油菜莖稈木質(zhì)素合成代謝的關(guān)鍵酶基因[28]，甜蕎中 PAL，4CL，C4H，CAD，CCOAOMT 和CCR表達(dá)量與莖稈木質(zhì)素含量極顯著相關(guān)[14]。Coleman等35利用RNA干擾技術(shù)反向抑制楊樹(shù)中 C3H 表達(dá)后其木質(zhì)素含量明顯降低，說(shuō)明 4CL ， C3H 和 CCR 的表達(dá)量與木質(zhì)素含量顯著正相關(guān)[1.15.30]。本研究分析發(fā)現(xiàn)，灌漿期、乳熟期、蠟熟期燕麥莖稈基部第

2節(jié)間木質(zhì)素含量與 PAL，4CL，C4H，CCR，CAD C3H，F(xiàn)5H ，COMT，CCOAOMT表達(dá)量間均存在相關(guān)性，其中， COMT 表達(dá)量在3個(gè)生育時(shí)期內(nèi)均與木質(zhì)素含量顯著相關(guān)， PAL，4CL，C4H，CCR 表達(dá)量?jī)H在乳熟期和蠟熟期與木質(zhì)素含量顯著相關(guān)。乳熟期至灌漿期 4CL，C4H 的高表達(dá)反而抑制了木質(zhì)素含量的增加， COMT，C3H，CCOAOMT 僅在灌漿期顯著降低木質(zhì)素的合成積累，而 C3H 的高表達(dá)能顯著促進(jìn)木質(zhì)素的合成。蠟熟期 PAL，4CL C4H，CCR 和COMT的相關(guān)高表達(dá)顯著提高木質(zhì)素的合成代謝水平，結(jié)果與木質(zhì)素合成基因在亞麻、油菜、甜蕎莖稈中的表達(dá)特點(diǎn)有不同之處，這也說(shuō)明以上9個(gè)酶基因在不同作物莖稈木質(zhì)素生物合成過(guò)程中的參與路徑與表達(dá)特征并不完全一致，但均通過(guò)調(diào)控木質(zhì)素單體合成，催化單體反應(yīng)及中間代謝物木質(zhì)進(jìn)而影響莖稈木質(zhì)素含量。因此，燕麥莖稈基部伸長(zhǎng)節(jié)間木質(zhì)素合成受多基因的相互作用，而非單個(gè)關(guān)鍵基因的影響。

4結(jié)論

抗倒伏燕麥品種（MY-1）基部第2節(jié)間木質(zhì)素含量高、莖稈強(qiáng)度大，其莖長(zhǎng)、莖粗、莖壁厚、木質(zhì)素含量與莖稈穿刺強(qiáng)度和莖稈折斷強(qiáng)度存在線性相關(guān)關(guān)系；灌漿期抗倒伏品種莖稈第2節(jié)間中 PAL ，4CL，C4H，CCR， CAD ，C3H，F(xiàn)5H，COMT，CCOAOMT的表達(dá)量較高，此階段莖稈基部木質(zhì)素大量積累。在灌漿期、乳熟期與蠟熟期， PAL，4CL ，C4H，CCR，C3H，COMT 的表達(dá)量與木質(zhì)素含量密切相關(guān)，是參與燕麥莖稈木質(zhì)素合成代謝的主要酶基因。

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（責(zé)任編輯 閔芝智）