甘薯[Ipomoea batatas（L.）Lam.]是世界上重要的农作物,其产量位居世界第七位,具有突出的逆境耐受能力,可在贫瘠的边际土地上种植,对发展中国家的粮食安全具有重要的意义。谷胱甘肽S转移酶（Glutathione S-transferases,GSTs）是一类在生物体内广泛存在、数量庞大的蛋白家族,在物质代谢、逆境响应等多个生物学过程中发挥着重要的作用。在之前的研究中,我们研究组初步分析了甘薯GST基因家族及其进化模式,为了进一步研究GST基因在甘薯耐逆性状形成中的作用,本研究以4个高度同源的甘薯GST基因IbGSTF1/2/3/4为研究对象,利用不同的研究载体,在不同层面上研究了它们功能的保守性与分化,取得如下研究进展:1.通过原生质体转化瞬时表达实验,比较分析了IbGSTF1/2/3/4::e GFP融合蛋白在甘薯和拟南芥原生质体亚细胞定位上的保守与分化。实验结果表明,IbGSTF1::e GFP定位在叶绿体和内质网;IbGSTF2::e GFP主要定位在内质网,在叶绿体也有少量定位;IbGSTF3::e GFP和IbGSTF4::e GFP均定位在内质网,且二者共同转化不会对彼此的亚细胞定位产生影响。此外,这些融合蛋白在甘薯与拟南芥原生质体中的亚细胞定位具有高度相似性。这些结果表明,IbGSTF3::e GFP与IbGSTF4::e GFP在亚细胞定位上存在较高的相似性,IbGSTF1/2::e GFP与IbGSTF3/4::e GFP之间存在较明显的差异。2.以拟南芥为研究载体,比较研究了甘薯IbGSTF1/2/3/4基因异源表达对拟南芥的影响差异。实验结果表明,组成型异源表达IbGSTF1导致转基因拟南芥幼苗出现白化、成熟植株叶片颜色变浅的表型,提示其具有通过某个机制影响拟南芥叶绿素合成的功能;组成型异源表达IbGSTF1及IbGSTF2可能影响子叶的大小,可观察到子叶变大和子叶变小两种表型的株系;组成型异源表达IbGSTF3未见稳定的形态学异常,但个别株系的子叶背面出现花青素异位积累;组成型异源表达IbGSTF4可以恢复拟南芥花青素积累缺陷突变体tt19在幼苗期与成苗期的表型,但种皮颜色未恢复。3.以拟南芥为研究载体,比较分析了IbGSTF1/3/4基因启动子pro IbGSTF1/3/4驱动GUS报告基因在拟南芥中的时空表达模式。实验结果表明,pro IbGSTF1::GUS在拟南芥根部和顶芽持续有一定程度的表达;pro IbGSTF3::GUS与pro IbGSTF4::GUS表达模式较相似,主要在根部与地上部分的幼嫩组织中表达;相对于pro IbGSTF1::GUS,pro IbGSTF3::GUS与pro IbGSTF4::GUS在拟南芥中的表达时间持续更长,表达空间更广泛。综上所述,本研究结合蛋白亚细胞定位、异源表达、启动子分析等实验,较系统地探究了甘薯IbGSTF1/2/3/4基因在编码区、启动子调控区存在的保守性与分化。这些数据为进一步研究甘薯GST基因在其逆境耐受性中的作用提供了工作基础。