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小黑杨(Populus simonii×P. nigra)是东北地区主要的用材树种之一,具有生长快,材性好等特点,已经广泛用于制造各种板材和造纸工业中。为研究小黑杨应拉木木材形成过程中相关基因表达情况并鉴定出木材形成相关基因,通过模拟重力对小黑杨茎生长产生影响后,进行了以下研究。以小黑杨茎形成层组织为材料,分别构建了模拟重力胁迫后弯曲茎上侧与下侧形成层cDNA文库,文库的平均插入片段长度为1.2 kb、1.3 kb,重组率约为98%、95%。通过对小黑杨形成层组织cDNA文库的测序,获得了6 048条高质量的ESTs序列,其GenBank接受号为：GH626174-GH632222。这些序列共代表了5 007条单一基因(unigenes),其中包含621条contigs和4 386条singlets。对EST序列进行功能注释表明,其中5 334条EST(代表4 582条Unigenes)与数据库中的已知基因具有高同源性。EST分析表明,文库中功能未知(Function unknown)的基因占30.56%、控制代谢(Metabolism)类基因占13.3%,蛋白合成(Protein synthesis)类占11.25%、信号转导(Signal transduction)类占8.49%、蛋白质定向(Protein destination)类占6.45%、转运(Transport facilitation)类占6.03%、细胞防御(Cell rescue, defense)类占5.85%、转录(Transcription)类占5.8%、细胞结构(Cell structure)类占4.45%、细胞生长,分裂(Cell growth, division)类占3.46%、能量(Energy)类占3.5%、光和(Photosynthesis)类占0.86%。共鉴定了437条可能与形成层发育及木材形成有关的EST,它们代表了352条单一基因,这些基因的功能涉及了木质素合成、细胞结构构成、细胞壁多糖合成代谢或发育调节等,占总EST的7.2%左右。选择了文库中11条表达明显差异的基因,利用实时定量PCR技术,研究比较了这些基因在重力胁迫下不同时期的基因表达模式,研究结果表明,发现在模拟重力胁迫后这些基因的表达趋势出现明显差异,与纤维素合成相关的基因如纤维素合成酶基因(Cellulose synthase, CesA)、蔗糖合成酶基因(Sucrose Synthase, SUSY)、ACC氧化酶基因(ACO)等基因胁迫后在TW中表达丰度高于其在OW中的表达。尤其是FLA基因家族(fasciclin-like arabinogalactan proteins),在TW中大量表达,而在OW中几乎不表达；相反,与木质素合成相关的基因如咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl CoA 3-O-methyltransferase, CCoAOMT)、苯丙氨酸裂解酶(phenylalanine ammonia,PAL)、漆酶(laccase)、过氧化物酶(peroxidase, POD)等基因在TW中表达丰度低而在OW文库中表达丰度高,转录因子MYB基因在TW中表达丰度大于其在OW中。通过EST分析获得了与木材形成相关基因的全长cDNA序列,对其中3条木材形成相关基因进行了生物信息学分析,鉴定出它们在木材形成过程中起重要的作用。