植物学报 ›› 2024, Vol. 59 ›› Issue (2): 204-216.DOI: 10.11983/CBB23109
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王贺萍1, 2, 孙震2, 刘雨辰2, 苏彦龙2, 杜锦瑜2, 5, 赵彦5, 赵竑博1, 王召明6, 苑峰6, 刘亚玲6, 吴振映2, 3, 4, 何峰2, 3, 4*, 付春祥2, 3, 4*
摘要: 肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)作为植物次生代谢尤其是木质素生物合成过程的关键酶, 在调控植物生长发育和抵御生物/非生物胁迫等过程中发挥关键作用。蒙古冰草(Agropyron mongolicum)耐旱耐寒, 广泛分布在我国北方荒漠草原区域。为探讨CAD基因在蒙古冰草木质素合成和抗非生物胁迫等方面发挥的作用, 本研究从蒙古冰草全长转录组数据中筛选并克隆得到1个CAD基因, 长度为1 083 bp, 命名为AmCAD。该基因编码361个氨基酸, 经同源比对发现, 蛋白质序列保守区域含有2个Zn2+结合基序和NADP(H)辅因子结合基序, 属于典型的CAD蛋白, 且三维结构和AtCAD5相似。AmCAD在茎秆中高表达, 对AmCAD重组蛋白的酶学性质分析表明, 该蛋白对不同的肉桂醛类底物都具有很强的催化能力, 其中对松柏醛和芥子醛的底物亲和力更高。在不同浓度甘露醇模拟干旱胁迫条件下, 蒙古冰草AmCAD基因表达受到显著诱导。实验结果表明, AmCAD在蒙古冰草的木质素合成和干旱胁迫中可能发挥重要作用, 本研究为提高蒙古冰草牧草品质和抗逆性的分子育种工作提供了具有潜在价值的基因资源。