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赤霉素为一种重要的植物生长激素,属于四环二萜类化合物,是萜类化合物生物合成途径的下游产物。赤霉素生物合成过程中,一般先通过质体中MEP (2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸)途径合成中间产物GGPP(牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸),再在一系列酶的催化下,形成不同种类的赤霉素。细胞质和线粒体中合成GGPP的MVA(甲羟戊酸)途径在赤霉素生物合成过程中也有一定作用。本论文从丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)全基因组数据库中鉴定了内根-贝壳杉烯氧化酶(SmKO)、贝壳杉烯酸氧化酶(SmKAO)、赤霉素20-氧化酶(SmGA20ox)、赤霉素3-氧化酶(SmGA3ox)和赤霉素2-氧化酶(SmGA2ox)等参与赤霉素合成与代谢相关的基因,基于PCR技术对鉴定得到的基因进行了分子克隆,对cDNA和蛋白质的序列特性以及亚细胞定位进行了分析,构建了系统进化树,研究了它们在丹参根、茎、叶和花等多组织中的表达,分析了古巴焦磷酸合成酶((SmCPS)、内根-贝壳杉烯合成酶(SmKSL)、内根-贝壳杉烯氧化酶(SmKO)、贝壳杉烯酸氧化酶(SmKAO)、赤霉素20-氧化酶(SmGA20ox)、赤霉素3-氧化酶(SmGA3ox)和赤霉素2-氧化酶(SmGA2ox)等基因对外源赤霉素GA3处理的响应情况。另外,对丹参赤霉素生物合成途径上游基因IDI (IDII和IDI2)进行了克隆及转基因的初步分析。结果如下：(1)基于丹参全基因组序列,通过同源比对,鉴定了1个SmKO、2个SmKAO、6个SmGA20ox、2个SmGA3ox和11个SmGA2ox基因；采用PCR技术对所有鉴定出来的新基因进行了克隆,获得全部22个基因的开放读码框序列(ORF)。(2)基于生物信息学分析了cDNA和推断的氨基酸序列的特征,结果表明22个基因的ORF长度在933-1557bp之间,理论等电点在5.38-9.43之间,推测的蛋白质长度在311和519氨基酸残基之间,偏酸、碱性氨基酸都有,分子量为34.36-57.73KDa。基于TargetP预测了22个蛋白质的亚细胞定位,发现SmKO、 SmKAO1和SmKAO2氨基酸序列的氮端含有分泌途径的信号肽,可能定位于内质网；SmGA20ox4、 SmGA2ox1和SmGA2ox5氨基酸序列的氮端含有叶绿体转运肽,可能定位于质体；其它蛋白质不含信号肽和转运肽,可能定位于细胞质。(3)分别构建了植物KC、KAO、GA20ox、GA3ox和GA2ox等蛋白的系统进化树,发现SmKO与胡麻科的芝麻(Sesamum indicum)和玄参科的黄色猴面花(Erythranthe guttata)亲缘关系较近；SmKAO1和SmKAO2在系统进化树上聚在一块,说明SmKAO1和SmKAO2为种内同源基因；植物GA20ox蛋白可分为4个进化分枝,6个SmGA20ox分别位于其中的2个分枝；植物GA3oX蛋白可分为3个进化分枝,SmGA3oX1和SmGA3oX2分别在不同的分枝,可能来源于不同的祖先；植物GA2oX蛋白可分为4个进化分枝,11个SmGA2oX分别位于其中的3个分枝。(4)实时定量PCR技术分析了22个基因在丹参根、茎、叶和花组织中的表达,发现赤霉素合成与代谢途径基因的表达具有显著的组织特异性。SmKO基因在花中表达最高,茎和叶其次,根中最低；SmKAO1和SmKA02在所有组织中都有表达,SmKAO1在根、茎、叶中的表达较花中高,而SmKAO2在根、花和叶中的表达较高,茎中较低；与此类似,SmGA20ox.SmGA3oX和SmGA2oX基因的表达也有组织特异性。(5)外源GA3处理丹参12、24和48小时后,绝大多数赤霉素生物合成与代谢相关的基因在根、茎和叶中的表达水平发生显著改变。部分基因在根、茎和叶中显著上调,如SmCPS1、SmCPS3、SmCPS5、SmKSLl、SmKSL2、SmGA2ox4、SmGA2ox5、 SmGA2ox6和SmGA2ox7:部分基因的表达显著下调,如SmGA20ox2.SmGA3ox1、 SmGA2ox1.SmGA2ox8.SmGA2ox10和SmGA2ox11:另外,很多基因的表达模式复杂,在不同的组织中和不同的时间点有时上调,有时下调。(6)克隆了参与丹参萜类合成途径上游的关键酶基因SmIDI1和SmIDI2.其中,克隆得到的SmIDI1为不含内含子的cDNA,而得到的SmIDI2含有内含子。(7)构建了用于沉默SmIDI1和SmIDI2的人工microRNA载体4个,转化丹参,获得了待鉴定和分析的amiSmIDI1和amiSmIDI2转基因丹参株系。这些研究结果为进一步分析SmIDI1和SmIDI2的功能,阐明丹参赤霉素生物合成与调控机制奠定了良好基础。