植物光敏色素是一类重要的光受体,在调控光形态建成的过程中发挥重要的作用。在小麦、玉米单子叶作物中,光敏色素基因以多拷贝形式存在。本研究克隆了小麦、玉米光敏色素基因A,并对它们的遗传进化、RNA转录水平表达模式以及蛋白结构等分别进行了研究。此外,玉米光敏色素A的部分蛋白功能也被证实。主要结果如下：Ⅰ小麦光敏色素PhyA1,2,3基因克隆、蛋白结构及光诱导表达的研究1本研究克隆获得了中国春TaphyA1、TaPhyA2和TaPhyA3基因完整序列。其中,TaPhyA1,2,3的mRNA编码序列分别为3393个碱基,但TaPhyA2的mRNA编码序列第2669处碱基突变,出现终止密码子TAG,导致编码序列提前终止。另外,TaPhyA1和TaPhyA3基因的氨基酸序列为1130个氨基酸残基。且序列中均包含有一个GAF结构域、一个Phytochrome结构域、两个PAS结构域、一个组氨酸激酶A结构域和一个类似组氨酸激酶的ATP激酶结构。而TAPhyA2由于提前突变终止,导致组氨酸激酶A结构域和类似组氨酸激酶的ATP激酶结构不能被正常翻译。2遗传进化分析表明,小麦的TaPHYA1可能起源于AA组的小麦二倍体近缘材料,TaPHYA2可能起源于SS组的二倍体小麦近缘材料,TaPHYA3可能起源于DD组的二倍体小麦近缘材料。3组织特异性表达分析表明,TaPhyA1、TaPhyA2和TaPhyA3基因在不同组织中的相对表达量均存在较明显差异,且在叶中,TaPhyA3的相对表达量值明显极低于其它组织的表达量。4在持续黑暗、持续远红光以及持续蓝光条件下,TaPhyAs相对表达量较多；而在持续红光条件或持续白光条件下,TaPhyAs积累明显较少。在光转化条件下,TaPhyAs表达能够受黑暗和远红光诱导而增加；也能够受白光和远红光诱导后降低。而TaPhyA1,3基因与总的TaphyA1,3的表达在受光调节的的表达模式以及调控表达方面也明显一致。当在白光条件转换到远红光和黑暗条件下,TaphyA1,3的表达能够受黑暗和远红光诱导表现为上调表达；而在黑暗转入持续远红光和持续白光条件下表现为下调表达。Ⅱ玉米两个光敏色素A基因的蛋白结构、表达及功能分析1 ZmPHYA1与ZmPHYA2氨基酸序列均包含有一个GAF结构域、一个Phytochrome结构域、两个PAS结构域、一个组氨酸激酶A结构域和一个类似组氨酸激酶的ATP激酶结构。2遗传进化分析表明,玉米光敏色素基因A1、A2以及高粱的光敏色素A聚为一个亚类,且光敏色素基因A2与高粱的光敏色素基因A遗传关系较近。3酵母双杂交结果表明,ZmPHYA1蛋白与ZmPHYA2蛋白通过CT539区段形成同源或异源二聚体,且PAS结构域起到关键结合作用,而N端结构域的物理互作均没有明显信号。玉米ZmPHYA1和ZmPHYA2蛋白全长与拟南芥SPA1全长可以进行互作,而SPA1的NT696结构域起关键的结合作用,表明有可能SPA1介导玉米ZmPHYA1与ZmPHYA2蛋白在植物体内的降解。4玉米光敏色素基因A的表达模式受光照条件的调控,且ZmPhyA1与ZmPhyA2的表达水平存在不同程度的差异。更重要的是,转基因ZmPHYA1与ZmPHYA2的拟南芥与野生型和PhyA突变体的比较表明,在持续远红光、红光、蓝光和弱白光条件下有明显的下胚轴缩短的表型,说明二者之间功能可能存在差异。