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蔗糖合成酶是植物蔗糖代谢过程中的关键酶之一,在植物淀粉及纤维素的合成,碳源的分配等方面具有重要作用,为探究小黑杨(Populus simonii x P. nigra)蔗糖合成酶基因在植物次生生长方面的作用,本项目从小黑杨中克隆了PsnSuSy1,并获得了过表达PsnSuSy1转基因烟草株系。在此基础上,以实验室前期得到的PsnSuSy2转基因株系为父本,PsnSuSy1转基因株系为母本,采用杂交方法得到了PsnSuSy1×PsnSuSy2杂交株系,对转基因PsnSuSy1株系及杂交株系生长性状与次生性状进行了初步研究。主要研究内容及结果如下：1小黑杨SuSy1基因的克隆及生物信息学分析本文从小黑杨中克隆得到片段长为2495bp的SuSy,命名为PsnSuSy1。生物信息学分析表明,PsnSuSy1基因编码805个氨基酸,理论等电点PI为6.07,分子量为92.57kDa。该蛋白的二级结构主要以α螺旋为主。该蛋白不具有信号肽切割位点,没有信号肽区域。亚细胞定位预测结果表明PsnSuSy1定位在细胞质中,属于胞质型。2.小黑杨SuSy1组织特异性表达及亚细胞定位利用R T-PCR和荧光定量PCR技术分析了PnsSuSy 1表达特异性,PsnSuSv1在过度木质部中表达丰度最高,在次生木质部表达量次之,在过度形成层、次生形成层的表达丰度中等,而在根、叶柄、初生叶、过度叶、次生叶、初生木质部、初生形成层中表达丰度均相对较低。本文构建了pGWB5-SuSy1-GFP植物表达载体,利用基因枪法瞬时表达洋葱表皮细胞,分析了PsnSuSy1表达产物的亚细胞定位情况,结果显示PsnSuSy1编码蛋白定位在细胞质与细胞核中。3. PsnSuSy1过表达烟草及PsnSuSy1× PsnSuSy2杂交烟草的功能分析对PsnSuSv1过表达转基因烟草及PsnSuSy1×PsnSuSy2杂交烟草的研究发现,转基因烟草及杂交烟草的株高,叶片长宽,生物量及茎秆强度等生长性状明显高于野生型；利用环境扫描电子显微镜对PsnSuSy1过表达烟草及PsnSuSy1×PsnSuSy2杂交烟草的茎段超微结构进行观察,发现转基因烟草及杂交烟草的茎部次生细胞壁与WT相比厚度增厚。对PsnSuSy1过表达烟草及PsnSuSy1×PsnSuSy2杂交烟草的SuSy酶活进行测量,结果表明PsnSuSy1转基因烟草及PsnSuSy1×PsnSuSy2杂交烟草与WT相比SuSy酶活均有不同程度的增加。转基因烟草及杂交烟草的叶绿素含量增多均高于野生型,茎部半纤维素和纤维素的含量与野生型相比均有不同程度的增加,而木质素较野生型有所减少。在以上这些性状中,转基因烟草与杂交烟草之间无明显变化趋势,这表明PsnSuSy1基因过表达及过表达PsnSuSy1、PsnSuSy2基因植株杂交均能够促进植株的高生长,提高生物产量,并对植物次生生长具有一定的影响。