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天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,它的生物合成包括聚异戊二烯链的起始、延伸和终止三个不同的生化过程。在延伸过程中,每延伸1个异戊二烯基,就要释放1分子焦磷酸(PPi),PPi的累积会抑制橡胶的生物合成,焦磷酸酶对PPi的及时水解,对橡胶的生物合成和橡胶产量具有重要的调控作用。本研究克隆了3个橡胶树可溶性无机焦磷酸酶基因,并对它们的分子特征和表达调控进行了相关的研究,旨在更深入的揭示橡胶树中可溶性无机焦磷酸酶的功能和作用机制。主要研究结果如下：克隆了3个橡胶树可溶性无机焦磷酸酶基因HbSIP1、HbSIP2和HbSIP3,分别编码216、215和216个氨基酸。3个基因编码区均包含8个外显子和7个内含子,内含子的剪接符合GT-AG原则。生物信息学分析表明,HbSIP1、HbSIP2和HbSIP3与其他植物中的可溶性无机焦磷酸酶均具有较高的同源性,具有典型的植物可溶性无机焦磷酸酶结构特征,含有24个特别保守的氨基酸残基(其中15个与蛋白的活性密切相关)和一个二价金属离子结合序列。构建了3个基因的原核表达载体pGEX-HbSIP1/2/3,并在大肠杆菌中表达获得了融合蛋白GST-HbSIP21/2/3。对3个融合蛋白GST-HbSIP1/2/3进行了纯化,纯化的蛋白都具有水解PPi的活性,且活性明显依赖Mg2+的存在；GST-HbSIP1/2/3的最适PH值分别为7.5、8.0和7.5；Km值分别为98.4μM、194.7μM和138.6μM。荧光定量PCR结果显示,HbSIP1/2/3在橡胶树叶、皮、花和胶乳中均有表达,其中HbSIP1和HbSIP3在胶乳中表达量显著高于其他组织。乙烯(ET)、茉莉酸(JA)、高温、低温、聚乙二醇(PEG)和H2O2等处理均能上调HbSIP1的表达,而水杨酸(SA)和脱落酸(ABA)则下调HbSIP1的表达；HbSIP2在ET、JA、SA、PEG和H2O2等处理下表达上调,在高温处理下表达下调,而在ABA和低温处理下表达无明显变化；JA/SA、PEG和H202能上调HbSIP3的表达,高温和低温都能下调HbSIP3的表达,而ET处理后HbSIP3表达基本稳定。分别分离了HbSIPl/2/3的起始密码子ATG上游2297bp/1482bp和844bp的启动子序列,其中HbSIP15’端非编码区中存在一个1499bp的内含子。3个基因的启动子序列中均存在多个典型的真核生物启动子基本元件、应答激素和胁迫信号元件及转录因子结合元件。构建了分别含HbSIP1/2/3启动子序列1196bp、791bp和844bp的植物表达载体pCAMBI1381-P1/P2/P3,转基因植株的GUS活性检测表明P2和P3可以驱动GUS的表达。通过酵母单杂交初步筛选获得调控HbSIP1的转录因子1个(HbZF-HD)、调控HbSIP2的转录因子3个(HbGATA、HbWRKY和HbbHLH)、调控HbSIP3的转录因子2个(HbZF和HbMyb2)。荧光定量PCR结果表明6个转录因子在橡胶树叶、皮、花和胶乳中均有表达。通过酵母双杂交初步筛选获得与HbSIP1/2/3互作的蛋白41个,这些蛋白涉及蛋白合成、蛋白修饰与活性调节、胶乳基础代谢、橡胶生物合成、物质转运及信号转导等过程。双分子荧光互补实验进一步证HbSIP1/2/3均能与橡胶延伸因子互作。