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纤维素合成酶（cellulose synthase,简称CesA）以UDP-葡萄糖为底物,催化葡萄糖聚合为葡聚糖苷链,在纤维素合成中具有非常重要的作用。CesA基因以多基因家族的形式存在。通过对白桦CesA基因推导的氨基酸序列比对分析发现,它们具有植物纤维素合成酶基因相应的结构特征:锌指结构;8个跨膜结构域,其中两个位于N端,6个位于C端;两个易变区HVRⅠ和HVRⅡ;植物纤维素合成酶基因保守区P-CR;4个糖基结合位点。为了研究白桦纤维素合成酶基因在高等植物中发挥的作用,探讨纤维素合成酶的保守性及表达情况,本研究以白桦的纤维素合成酶却CesA基因的全长序列为试验材料,并研究该基因在高等植物烟草中的表达情况。该研究主要针对本实验室利用RACE技术克隆的全长基因CesA4、对其进行高效过量表达载体构建、农杆菌介导的转基因操作、PCR检测和Sorthem杂交以及转基因等试验工作,为深入研究白桦纤维素合成酶基因却CesA4作用的分子机理奠定基础。本研究的主要结果如下:1.白桦纤维素合成酶基因却CesA4过量表达载体的构建及农杆菌转化:针对获得的全长白桦纤维素合成酶基因,选取载体pDONRTM221作为初步载体,载体pH7GWIWG2（Ⅱ）构建过量表达载体。经过PCR产物与过量表达载体的连接反应以及反应后目的基因克隆的筛选及鉴定等步骤,得到结果表明:获得的克隆能扩增出有效产物,条带分布在3000bp,与预期的插入片段大小吻合,可以进行序列测序。测序结果经上网比对,与目的片段完全一致,证明已经获得实验需要的过量表达载体,完成了白桦纤维素合成酶基因BpCesA4过量表达载体的构建。农杆菌转化,采用电转仪电击的方式将重组质粒转入农杆菌菌株中。转化后进行PCR检测。电泳检测结果显示,所获得的重组表达载体已经转入农杆菌菌株EHA105中。可以进行下一步农杆菌介导的转基因操作。2.农杆菌介导的白桦纤维素合成酶基因却CesA4转化烟草:通过农杆菌EHl05介导,进行烟草的遗传转化。建立并优化了烟草的组织培养高频再生体系和遗传转化系统,讨论了侵染时间、共培养时间、抑菌操作抗生素的选择、以及潮霉素筛选过程中抗生素浓度的筛选等问题,以及其对白桦外植体转化率的影响,筛选出最佳的处理组合,并获得了筛选后长势良好的转基因烟草植株,为后续分子生物学检测做好准备3.转基因烟草的检测:采用PCR检测以及Southern-blot对PCR确定的转化植株进行鉴定。结果表明经PCR检测确定的阳性转化植株中,均为阳性。阳性转化植株的转化拷贝数为单拷贝整合,证明目的基因已经整合进入烟草基因组中。综上所述,本研究初步建立了烟草的遗传转化体系,并获得表达BpCesA4基因的转基因烟草植株,为今后从分子水平上研究纤维素合成酶基因表达奠定基础,拓展纤维素合成酶基因的研究范围。