山核桃(Carya cathayensis Sarg.)作为一种木本油料树种,隶属于胡桃科(Juglandaceae)山核桃属(Carya Nutt.),具有很高的经济价值,是浙西北等山区农民脱贫致富的经济途径之一。但是树体高大、幼年期长、良种化栽培水平低等问题严重限制了山核桃产业的发展。植物嫁接技术的应用可以有效地解决以上难题。前期研究发现生长素在嫁接愈合过程中发挥着重要作用,但生长素运输载体介导的生长素极性运输如何参与嫁接愈合过程尚少见报道。PIN蛋白作为生长素输出载体,主要参与生长素在细胞内与细胞间的运输,克隆山核桃Cc PIN基因并探究其初步功能,可为解析其对山核桃嫁接愈合过程的调控机制奠定基础。本研究基于前期测序数据,克隆获得了山核桃PIN家族基因并分析了其序列特征;鉴定了Cc PIN家族基因在山核桃嫁接过程中的表达模式;分析了Cc PIN家族基因启动子顺式作用元件及Cc PIN3基因启动子诱导活性;通过拟南芥异源转化初步探究了Cc PIN3基因的功能。主要研究结果如下:(1)克隆获得了6个山核桃PIN基因(Cc PIN)全长CDS序列;Cc PIN家族蛋白在C端和N端分别有4-5个跨膜螺旋结构;Cc PIN蛋白与杨树中的同源蛋白有更近的亲缘关系;(2)在山核桃嫁接愈合过程中,Cc PIN基因在砧木和接穗中的表达趋势不一致。在接穗中,大多数Cc PINs基因在整个嫁接过程中的表达量呈现出显著的变化,Cc PIN3、Cc PIN4和Cc PIN6在嫁接早期(3天)的表达量较低,在嫁接后期(14天)的表达量显著升高为嫁接前的8.0倍、5.3倍和3.3倍。在砧木中,Cc PIN3、Cc PIN6和Cc PIN8基因在整个嫁接过程中相对表达量变化较明显,其中Cc PIN3在嫁接后第7天的相对表达量最高,为嫁接前的3.5倍,整体上呈现先上升后下降的表达趋势。在整个嫁接过程中,Cc PIN家族基因在接穗中的表达高于在砧木中的表达。在外源激素IAA和NPA处理下,山核桃PIN家族基因在山核桃嫁接后接穗和砧木中的表达模式均发生变化,总的来说,Cc PINs基因在接穗中的表达量变化高于在砧木中的表达量变化。Cc PINs基因的组织特异性表达分析结果表明,Cc PIN家族基因在根和叶中有着较高的表达量,而在茎中的表达量较低。(3)Cc PIN家族基因启动子上主要存在三大类顺式作用元件,分别是与激素响应相关的生长素、赤霉素、茉莉酸甲酯、水杨酸、玉米素和脱落酸等响应元件;与胁迫相关的光响应元件和干旱响应元件;与发育相关的分生组织表达、类黄酮生物合成、生理控制和胚乳特异性表达等响应元件。Cc PIN3基因启动子的诱导活性与长度有关,其中启动子-2 000至-500bp区域内存在着促进诱导活性的顺式作用元件;-500至-1bp区域内几乎无表达活性,表明此区域的顺式作用元件不足以启动基因表达。将Cc PIN3基因启动子转化拟南芥,可启动GUS基因在其根中的表达,验证了Cc PIN3启动子调控基因表达的活性。(4)成功获得3个Cc PIN3过表达的拟南芥株系,过表达植株根长约为野生型植株的1.4倍;过表达植株的叶片长度、叶片宽度和叶柄长度分别是野生型的1.3倍、1.4倍和1.2倍;生长45d和60d时转基因株系的高度分别是野生型的72.5%和77.5%;过表达植株三个株系的茎部横切面面积分别是野生型的3.2、3.5和2.3倍,茎部切片显示细胞整个体积增大,细胞数目增多,细胞壁的厚度也略增加。以上表型变化与过表达Cc PIN3基因拟南芥株系中植物激素信号转导、类黄酮生物合成和ABC转运等通路相关。