十字花科(Cruciferae)是具有重要经济价值和理论研究意义的双子叶植物。该科主产蔬菜和油料作物,如芸薹属、萝卜属等,其中还有许多观赏性植物和蜜源植物。十字花科植物不仅结实量大,而且含有一类特有的次生代谢产物——硫代葡糖苷(glucosinolate,简称硫苷)。在植物受到机械损伤,以及昆虫攻击、真菌和病原体的感染时,芥子酶蛋白颗粒(Myrosinase grains)会释放芥子酶,当底物和酶相遇,硫代葡糖苷被降解为有毒化合物,因此而起到防御作用。在拟南芥中,曾经被认为仅有3个芥子酶基因即TGG1、TGG2、TGG3。但是近年来,通过对拟南芥基因组数据库的搜索,发现了另外3个核基因,分别被命名为TGG4、TGG5、TGG6,它们的某些片段的编码产物与芥子酶相似,与芥子酶的cDNA序列比对,具有大部分相同的编码序列。在之前的研究中,拟南芥芥子酶基因TGG6基因一直被认为是失去活性的基因。本研究在拟南芥生态型Ty-0中克隆到一个TGG6基因,序列分析发现该基因与已报道的TGG6相比,不存在任何移码突变,是一个具有活性的等位基因。由该基因的启动子驱动GUS基因表达,发现其表达模式与失活等位基因基本一致,即主要在花粉中特异表达,不过表达的时间要比失活基因略早,表达量要高一些。利用全长活性等位基因,包括启动子、编码区和终止子取代pCAMBIA-1300-221中的CaMV35S启动子,构建植物表达载体pCAMBIA-1300-221-TGG6。通过农杆菌导入到拟南芥野生型Col-0中(失活等位基因TGG6),筛选获得纯合的转基因植株。活性等位基因在转基因植株中的表达与在原生态型中的表达模式一致。转基因的Col-0植株叶长度、宽度、主茎高度和果荚数量显著大于野生型Col-0植株,转基因植株的种子产量显著高于野生型。统计分析结果表明这些差异达到极显著水平。这些结果说明TGG6活性等位基因能促进拟南芥生长,提高种子产量。构建活性等位基因的酵母表达载体Ppic9k-TGG6,转化毕赤酵母GS115,诱导表达,为后续研究TGG6编码的芥子酶的酶学特性奠定基础。