任豆(Zenia insignis Chun)是中国华南、西南及东南亚石灰岩地区的特有树种,是我国二级保护植物。任豆生长速度快,耐干旱耐贫瘠,是石灰岩地区石漠化治理的优良树种兼有一定的经济价值。本文利用Illumina Hiseq2500平台对任豆不同组织部位进行转录组测序,分析了细胞壁合成相关基因的转录水平表达量,结合显微观察、细胞壁成分测定等实验结果,对任豆不同组织部位的细胞壁次生加厚和木质化规律进行了分析,为深入研究任豆细胞壁次生加厚分子机理提供了遗传学基础,主要研究结果如下:1.对任豆茎木质部及叶进行转录组测序,以探究任豆不同组织部位细胞壁次生生长规律,共获得26.22 Gb原始数据并组装成94,580条Unigene,平均长度为726 nt,其中31,802条Unigene被注释到不同的功能数据库,获得了丰富的任豆转录组数据。2.利用生物化学方法对任豆茎上部、中部、下部及叶四个部位进行细胞壁成分分析,获得了不同组织部位细胞壁三大成分数据,发现茎下部纤维素、半纤维素和木质素含量在细胞壁总质量中占比均高于其他组织,木质纤维素含量最高,说明茎下部细胞壁次生加厚最成熟,木质化程度明显高于其他组织部位。3.切片观察茎上部、中部、下部木质部细胞壁结构,发现茎下部木质部区域范围最大,细胞壁加厚最明显,厚度达2.066μm,远高于上部和中部;激光共聚焦显微镜观察,茎中部和下部切片大范围检测到木聚糖特异的单克隆抗体LM10荧光信号,且下部信号最为强烈,说明茎下部细胞壁半纤维素含量最高,符合细胞壁成分分析结果。茎和叶四个样品的FT-IR曲线波峰特征进行细胞壁不同成分含量的推测,结果也与化学检测结果相符。4.对转录组结果进行分析,得到任豆各组织部位细胞壁次生加厚相关基因的表达特点,对部分基因进行了荧光定量PCR验证,q-PCR结果与转录组FPKM值基本一致。5.光镜观察细胞壁上部茎切片,发现皮层中有多层细胞组成的环状厚壁组织。皮层中厚壁组织间苯三酚染色具有明显的显色反应,说明其木质化程度较高。对任豆皮层环状厚壁组织和茎木质部进行转录组测序,以探究厚壁组织与木质部细胞次生加厚差异,共获得19.06 Gb原始数据,拼接成75,172条Unigene,平均长度853 nt,其中39,159条Unigene获得功能注释。6.厚壁组织和木质部细胞壁单糖成分测定发现,两者单糖组成类型相似,含量有差异;激光共聚焦显微镜下,皮层厚壁组织检测到强烈的木聚糖特异单克隆抗体LM10荧光信号,综合以上结果推断厚壁组织与木质部细胞壁组成成分相近,两种组织细胞壁次生生长的分子机制相似,下游表达基因类似或相同。