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香蕉属于芭蕉科(Musaceaae)芭蕉属(Musa)多年生常绿大型草本单子叶植物,是热带和亚热带地区最重要的粮食及经济作物。香蕉果实富含淀粉,是影响其产量和品质的基础物质。而淀粉中的直链淀粉直接决定了果实甜味、糯性等品质。颗粒结合型淀粉合成酶(Granule-Bound Starch Synthase,GBSS)是决定直链淀粉合成的关键酶,因此全面、系统而深入的研究MaGBSSI-3的功能,将为丰富香蕉基因资源、改善品质,满足人们对糯性、甜味等多样化需求奠定基础。本研究拟在对香蕉果实MaGBSSI-3基因的克隆及生物信息学分析的基础上,对该基因进行农杆菌介导的番茄遗传转化及毕赤酵母(Pichia pastoris)表达,此外,通过对MaGBSSI-3基因启动子的克隆及关键响应元件的调控分析,以期对香蕉果实直链淀粉合成关键酶基因MaaGBSSI-3的功能及表达调控机制有一个全新且系统的认识。本研究主要结果如下:(1)建立在香蕉A基因组分析的基础上,通过同源克隆法获得了 MaGBSSI-3,登录号为:KF512022。生物信息学分析表明:MaGBSSI-3开放阅读框为675 bp,位于1号染色体,含有45个酶切位点,编码224个氨基酸,分子量为55.12 kDa,等电点5.38,化学式为C723H1189N2230231S16,其蛋白二级结构含有33个α-螺旋、57个延伸带和69个随机卷曲结构,含有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸三种磷酸化氨基酸,含有15个跨膜结构;(2)PEG介导的烟草叶片原生质体亚细胞定位表明:MaGBSSI-3定位于细胞膜;表达分析发现:MaGBSSI-3在香蕉果实中的表达量较高;(3)采用农杆菌介导法对MaGBSSI-3进行番茄遗传转化,转基因番茄株系筛选鉴定及相关生理指标测定,其结果表明:香蕉果实MaGBSSI-3已整合到番茄基因组DNA中,且可正常复制表达;MaGBSSI-3在番茄果实中表达量较高,且在花和叶中的表达量也略高于其它组织;同时随着转MaGBSSI-3番茄果实的发育,其果实中GBSS酶活性逐渐下降,淀粉颗粒逐渐减小,数量减少,直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量也呈现逐渐下降的趋势;在番茄不同组织中,果实和叶中淀粉含量最高,茎中次之,根中含量最低;通过对pCAMBIA-1302-MaGBSSI-3重组表达载体GFP荧光信号跟踪观察表明,MaGBSSI-3基因在番茄中的主要表达位点为果实、叶片及花蕊,该结果与番茄不同组织中MαGBSSI-3表达及淀粉含量分布均相一致;(4)通过对酵母表达载体pPICZaA-MaGBSSI-3的构建、转化GS115酵母真核表达及表达产物SDS-PAGE凝胶检测,其结果表明:MaGBSSI-3基因在毕赤酵母(Pichia pastoris)中可被诱导,且其表达蛋白分子量约为50kDa,与预测相符;通过对表达产物酶活性检测分析,诱导产物且具有颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)的催化作用和生理活性;(5)通过对香蕉MaGBSSI-3启动子的克隆、生物信息学分析,其结果表明:该基因启动子全长1119 bp,含有TATA-box、GC-box和CAAT-box等核心启动子序列结构,且具有ABA、GA和干旱激活诱导等45个顺式作用元件;通过对MaGBSSI-3基因启动子5’端缺失分析及缺失片段重组表达载体瞬时表达,其结果表明:不同缺失片段的启动子在黑暗或弱光条件下具有相同的基因调控强度,因此推测-113 bp的启动子可能包含有MaGBSSI-3基因在该环境中正常表达的必要调控元件;通过对该基因启动子关键响应元件的作用调控分析,其结果表明:ABA、GA等外界响应因子对MaGBSSI-3基因的启动子具有不同程度的调控激活作用。