菊花(Chrysanthemum morifolium)是我国十大传统名花和世界四大切花之一，具有很高的观赏和应用价值，在世界花卉产业中占有重要地位。在实际生产和栽培中。菊花易受各种病虫害和环境胁迫。 木质素是广泛存在于植物中的有机多聚物，可以提高植株的机械强度、刚性和保水性，为植物提供了最基本的物理和化学防御。提高菊花的木质素含量可以增强菊花的抗性，减少采后损失、降低环境调控及病虫害防治成本。前期研究发现，木质素含量较高的菊花品种茎杆较耐弯折，对蚜虫也具有较高的抗性。此外还发现菊花MYB转录因子CmMYB58.1和CmMYB58.2可以促进木质素的合成。但是菊花中木质素合成路径基因尚未得到克隆，其表达调控特性也尚待进一步研究。为此，本研究克隆了菊花中的木质素合成路径基因，研究了其在不同组织、不同胁迫和植物激素影响下的表达特性，并对CmMYB58.1调控木质素合成基因表达的机制进行了进一步研究和阐明。本文研究的主要内容与结果如下: 1.克隆了菊花‘神马’中木质素合成途径11个基因，分别是:CmPAL1、CmC4H、Cm4CL1、CmHCT、CmC3H1、CmCSE、CmCCoAMOT1、CmCCR1、CmF5H1、CmCOMT、CmCAD6，对应的ORF全长分别为2154bp、1518bp、1638bp、1302bp、1539bp、1215bp、756bp、1005bp、1521bp、1068bp、1086bp。对获得的基因进行了聚类分析和系统发育进化树构建。结果表明，克隆得到的基因均为拟南芥中木质素合成途径各成员的同源基因。 2.实时荧光定量显示，上述基因在‘神马’不同组织中的表达模式不同。其中多数基因在植株的根、茎中表达量较高，如CmC4H、CmHCT、CmC3H1、CmCSE和CmCAD6等，少数基因在管状花中也有较高的表达，如CmPAL1、Cm4CL1、CmCOMT等。仅CmF5H1在叶片中表达水平最高。 3.在不同处理下，木质素合成途径的不同基因表达量变化情况各异。其中，蚜虫和模拟机械损伤处理后。CmPAL1、CmCOMT、CmCAD6和CmCCoAMOT1表达量上升，CmHCT、CmCH1和CmCSE在蚜虫处理下表达量下降，CmC4H与Cm4CL1受两种处理的影响整体较小。干旱胁迫下，除CmPAL1与CmC4H外多数基因明显受到诱导。MeJA处理下CmPAL1等基因响应处理表达量上升，而CmHCT、CmC3H1、CmCSE和CmCCoAMOT1表达量基本与对照组一致、CmCAD6表达量则有所下降。SA和GR24处理下，CmPAL1、CmC4H和CmCCR1有明显下降，其余基因在该处理下的变化较小。 4.通过澳乙酰法测定了CmMYB58.1超表达菊花植株茎部第4节位的木质素含量，并检测了该植株在对应节位的木质素合成基因表达水平。结果显示，超表达植株的木质素含量和CmHCT、CmC3H1、CmCCoAMOT1、CmCOMT、CmCAD6、CmCCR1与CmF5H1等相关基因表达水平与野生型相比明显升高。 5.对菊花木质素合成途径中的两个基因，CmCCR1和CmF5H1进行了启动子克隆，分别获得了1576bp和1304bp的启动子区。序列分析显示，两者的启动子区均存在AC元件或MBS等MYB特异性结合元件。通过酵母单杂交实验证明了CmMYB58.1可与AC元件结合。推测CmMYB58.1可能直接调控木质素合成途径基因，从而调控木质素的合成。
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