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芥子油苷也称硫代葡萄糖苷（glucosinolate，GS），是一类由氨基酸合成的巯基糖苷类植物次生代谢产物，广泛存在于十字花科植物如花椰菜、白菜、油菜及模式植物拟南芥中。根据侧链氨基酸来源的不同可把芥子油苷分为三种类型：脂肪族芥子油苷，吲哚族芥子油苷和芳香族芥子油苷。芥子油苷的合成和分解代谢与植物对病虫害的防御及植物生长发育的调控密切相关，因而对于芥子油苷的代谢调控的研究具有重要理论及实践意义。为了深入了解不同结构芥子油苷合成代谢的调控及芥子油苷参与信号转导的可能性，本研究以模式植物拟南芥为实验材料，构建了过量表达MYB28基因和MYB51基因的植物表达载体并分别将其转入拟南芥，同时获得了MYB51基因的缺失纯和突变体。应用半定量RT-PCR的方法，系统的比较分析脂肪族芥子油苷与吲哚族芥子油苷合成途径相关基因的表达情况，以及水杨酸和茉莉酸介导的信号转导途径的标记基因表达的变化。对于芥子油苷合成的调控及其抗生物胁迫的机制进行初步的研究。主要研究结果如下：1. MYB28转录因子对脂肪族芥子油苷代谢调控的分析构建了过量表达MYB28基因的植物表达载体并将其转入拟南芥，应用半定量RT-PCR的方法对比分析了过量表达MYB28基因的突变体植株和野生型植株中脂肪族芥子油苷合成途径中的一些关键酶基因的表达情况，所分析的基因包括侧链延长酶基因：BCAT4、MAM1和MAM3；中心结构的合成酶基因：CYP79F1、CYP79F2和CYP83A1；侧链修饰酶基因：FMOGS-OX1和FMOGS-OX5。结果表明，过量表达MYB28基因，对脂肪族芥子油苷合成酶基因的表达有促进作用。与野生型相比，T1代转基因植株在四周大时呈现出生长缓慢的表型，且开花延迟，结实率低。2. MYB51转录因子对吲哚族芥子油苷代谢调控的分析构建了过量表达MYB51基因的植物表达载体并将其转入拟南芥，应用半定量RT-PCR的方法对比分析了过量表达MYB51基因的突变体和野生型植株吲哚族芥子油苷合成途径中的一些关键酶基因的表达情况，所分析的基因包括CYP79A2、CYP79B2、CYP79B3和CYP83B1。结果表明，过量表达MYB51基因，对吲哚族芥子油苷合成酶基因的表达有促进作用。由于MYB51基因缺失突变体可通过商业途径获得，对MYB51基因缺失突变体中吲哚族芥子油苷合成途径的关键酶基因CYP79A2、CYP79B2、CYP79B3、CYP83B1也进行了表达分析。结果表明，当MYB51基因缺失后，吲哚族芥子油苷合成酶基因表达量降低。通过分析T1代转基因植株及野生型植株的表型，发现过量表达MYB51基因植株的表型未发生明显变化。与野生型相比，MYB51基因缺失突变体植株的表型变化不太明显。3. MYB28与MYB51在芥子油苷代谢调控中的相互作用关系为了探明脂肪族芥子油苷和吲哚族芥子油苷代谢过程是否存在相互作用，分析了过量表达MYB28基因的植株中吲哚族芥子油苷合成途径中的一些关键酶基因CYP79A2、CYP79B2、CYP79B3、CYP83B1的表达情况，同时也分析了过量表达MYB51基因植株中脂肪族芥子油苷合成途径中的关键酶基因CYP79F1、CYP79F2表达的情况。实验结果表明，过量表达MYB28基因对吲哚族芥子油苷合成酶基因的表达有抑制作用。而过量表达MYB51基因对脂肪族芥子油苷合成酶基因的表达有抑制作用，这说明脂肪族芥子油苷的合成与吲哚族芥子油苷的合成之间存在竞争和相互制约关系。4. MYB28与MYB51转录因子介导的芥子油苷合成对信号转导的影响MYB28的过量表达不仅促进了脂肪族芥子油苷的合成，同时还导致了水杨酸信号途径的增强和茉莉酸信号途径的减弱。而MYB51的过量表达，在促进吲哚族芥子油苷的合成同时还导致了水杨酸信号途径的减弱和茉莉酸信号途径的增强，这与MYB51基因缺失后结果相反。MYB51基因敲除突变体植株中，吲哚族芥子油苷的合成减弱，同时水杨酸信号途径的增强而茉莉酸信号途径减弱。这一结果说明脂肪族芥子油苷与吲哚族芥子油苷或者其降解产物可能是通过参与逆境信号转导来启动相应的防御性反应。由生物胁迫所诱导的信号转导途径网络十分复杂，芥子油苷如何参与这些途径，是否引发其它的防御性反应还需要进一步研究。以上研究为深入理解芥子油苷合成的调控及其抗生物胁迫的机制提供了理论基础。