叶酸在生物体生命活动中起着必不可少的作用,它主要介导一碳单位的转移反应。叶酸分子由蝶啶、对氨基苯甲酸(pABA)和谷氨酸三部分组成。植物中叶酸的合成涉及到3个不同的亚细胞结构：蝶呤分支在细胞质中进行,pABA分支在叶绿体中进行,二者在线粒体中最终合成叶酸。GCHI基因编码喋啶分支的GTP环化水解酶,ADCS基因编码pABA分支的氨基脱氧分支酸合酶,这两个酶是叶酸合成途径的限速酶,对叶酸的合成起着至关重要的作用。本研究在拟南芥中同时豆GmGCHI和GmADC,S基因提高了拟南芥叶酸的含量,为作物叶酸代谢工程研究开辟了新的途径。主要研究结果如下：1.通过潮霉素抗性筛选和PCR检测获得了GmGCHI转基因拟南芥纯合株系,利用RT-PCR验证了GmGCHI基因在拟南芥中的转录表达。HPLC-MS/MS法测定叶酸含量显示：GmGCHI转基因拟南芥的总叶酸含量、5-甲基四氢叶酸(5-CH3-THF)及5-甲酰四氢叶酸(5-CHO-THF)含量均高于野生型植株,其中,GmGCHI122及GmGCHI127株系叶酸含量与野生型有显著差异。GmGCHI转基因拟南芥叶酸含量比野生型平均提高了40%,单株系最高提高了57%；5-CH3-THF含量比野生型平均提高了43%,单株系最高提高了56%；5-CHO-THF含量比野生型平均提高了69%,单株系最高提高了94%。2.通过潮霉素抗性筛选和PCR检测获得了GmADCS转基因拟南芥纯合株系,利用RT-PCR验证了GmADCS基因在拟南芥中的转录表达。3.将筛选到的GmGCHI转基因拟南芥纯合株系和GmADCS转基因拟南芥纯合株系进行杂交,通过PCR检测获得了两基因共表达的拟南芥植株。HPLC-MS/MS法测定叶酸含量显示：GmGCHI和GmADCS基因共表达的拟南芥植株总叶酸含量、5-CH3-THF,5-CHO-THF含量比野生型有极显著或显著提高,比GmGCHI转基因拟南芥植株有明显提高,其中总叶酸含量比它们分别平均提高了85%和21%,最高提高了111%和37%；5-CH3-THF含量比它们分别平均提高了83%和19%,最高提高了113%和36%；5-CHO-THF含量比它们分别平均提高了128%和27%,最高提高了156%和55%。研究表明大豆GmGCHI和GmADCS基因在拟南芥中共表达可以显著提高叶酸的含量。4.构建了家蚕表达系统重组pV11393-GmGCHI和pVl1393-GmADCS转移载体,为GmGCHI和GmADCS蛋白的体外表达、酶学活性研究奠定基础。