果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(Fructose-1,6-Bi-phosphate Aldolase,FBA,EC4.1.2.13;简称醛缩酶,Aldolase,Ald)是植物中一个重要的酶,参与糖酵解、糖异生和光合作用中的卡尔文循环,在生物及非生物胁迫中有重要的作用,并能够调控植物的生长和发育。在许多其他物种中对FBA基因已有了广泛研究,但在小麦中对该基因家族了解甚少,小麦FBA基因的突出功能尚未被表征。在本研究中,我们鉴定和克隆了小麦FBA基因家族(Ta FBA)并进行了生物信息学、基因表达谱、蛋白甲基化与遗传转化等研究,获得了如下几个结果:(1)以中国春小麦基因组为材料,克隆到了21个小麦FBA同工酶基因,并将其分为三组,即I类叶绿体/质体FBA,I类细胞质FBA和II类叶绿体/质体FBA。通过在线数据库的预测和中国春四体-缺体材料基因组PCR,我们确定了这些基因分布在小麦12个染色体的四个同源组上。(2)序列分析表明不同FBA等位基因之间的高同一性和不同的基因来源。根据基因组结构将这些基因聚类成六个亚组,一些转座元件分布在启动子和内含子区域。在Ta FBA基因启动子的1500 bp区域中发现了许多参与应激响应的顺式作用元件,其中最丰富的是光调节元件(LRE)。(3)对来自不同物种的245个FBA蛋白的构建了系统发育树,揭示出I类和II类FBA的独立进化过程,我们发现10个II类B型的植物FBA蛋白,其中包括3个小麦FBA。早期研究认为II类FBA仅存在于原核和真菌中,我们的研究表明,在小麦及其它植物中也存在II类Cp FBA。此外,尽管I类和II类FBA均具有醛缩酶型TIM桶状结构域,但是Ta FBA的I类被预测为四聚体,II类为二聚体,不同类FBA的催化活性位点中的氨基酸残基是不同的。(4)基于微阵列和转录组数据的基因表达分析揭示了Ta FBA基因在不同组织和发育阶段中的不同作用。在光/暗和五种非生物胁迫条件下对21个Ta FBA基因的差异表达进行了分析,q PCR结果表明Ta FBA基因在胁迫响应中具有一定的意义。I类细胞质Ta FBA特别是Ta FBA10/12/18和Ta FBA13/16和II类Ta FBA基因在对非生物胁迫的应答中起重要作用。(5)利用Western-blot检测了中国春、矮变1号、返白系三个小麦品种的叶绿体FBA蛋白赖氨酸三甲基化水平。矮变1号与中国春小麦叶绿体FBA蛋白甲基化水平不受温度降低而改变。小麦返白系在常温下叶绿体FBA蛋白甲基化程度明显高于矮变1号与中国春,而在低温条件下返白系叶绿体FBA蛋白的甲基化水平迅速降低。(6)通过半定量PCR对转基因小麦中Cp FBA基因的表达量进行了研究,发现低温下叶片呈绿色的转基因植株中Cp FBA基因的相对表达量要高于叶片为白色的转基因植株。