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转醛醇酶(Transaldolase,TAL)是磷酸戊糖途径(Pentose phosphate pathway,PPP)的关键酶,在拟南芥、水稻等相关研究中发现TAL基因对植物的维管形成、木质素合成以及植物抗逆具有一定的影响,但其在木本植物中的作用尚未报导。本文以84K杨为实验材料,通过PCR同源基因克隆法得到84K杨中的PagTAL1、PagTAL2基因,并对其进行生物信息学分析、组织特异性分析,结果显示PagTAL1、PagTAL2基因与毛果杨TAL基因同源性较高,其编码的蛋白均为亲水性蛋白,不含有分泌信号肽。亚细胞定位预测主要存在于叶绿体。本研究随后构建PagTAL-EGFP载体瞬时转化烟草,利用激光扫描共聚焦显微镜(Laser scanning confocal microscope,LSCM)进行亚细胞定位观察,结果显示PagTAL1和PagTAL2主要定位于叶绿体。之后,对PagTAL1、PagTAL2进行原核表达、酶活测定,结果显示该基因编码的蛋白具有转醛醇酶活性。为了进一步研究PagTAL1、PagTAL2在植株中的功能,本研究通过叶盘法转化得到过表达转基因材料。对84K杨及相应转基因植株进行PagTAL1、PagTAL2基因表达量分析,并且对转基因材料进行酶活测定,结果显示,转基因植株TAL基因表达量明显高于84K杨野生型植株,转醛醇酶活性比84K杨野生型显著提高。对PagTAL1过表达植株及84K杨野生型植株第10节间茎横切面进行间苯三酚染色,发现PagTAL1过表达植株茎横切面的木质素含量有所增加。于是,本实验进一步对PagTAL1过表达植株中木质素合成路径的相关基因进行了表达量测定,结果显示,PagTAL1过表达植株中木质素合成路径相关基因表达量与84K杨野生型植株相比显著提高,表明PagTAL1可能参与影响木质素合成相关基因的表达。此外,对TAL基因启动子序列进行分析,发现其启动子区含有与逆境相关的顺式作用元件,如高温胁迫响应元件、损伤胁迫响应元件等。对PagTAL1过表达植株与84K杨野生型进行40℃高温处理96 h后,测定MDA含量,POD和SOD活性,结果显示转基因材料与84K杨野生型高温处理后,MDA含量及POD和SOD活性变化具有明显差异,推测PagTAL1基因可能与高温胁迫抗性相关。综上所述,本研究以84K杨为实验材料,克隆得到转醛醇酶基因PagTAL1、PagTAL2,通过原核表达及酶活测定确定其编码蛋白具有转醛醇酶活性。通过对转基因材料进行表达量测定、木质素合成途径相关基因的表达量分析、检测高温处理后酶活变化等,初步证明了其在高温胁迫及木质素合成中发挥作用,研究结果为进一步解析转醛醇酶在杨树生长发育中的功能提供了基础。