高等植物在4.5亿年前进化出疏水的表皮角质膜，角质膜是抵御非气孔失水和各类生物、非生物胁迫的重要屏障。该事件被认为是植物进化史上最重要事件之一。角质膜由角质骨架和填充其中和覆盖其表面的蜡质分子共同组成。阐明角质和蜡质的生物合成途径与调控机制具有重要科学意义和利用价值。SHN(SHINE)蛋白是植物AP2/ERF转录因子家族的成员，参与调控植物角质膜的角质、蜡质合成途径和植物抗非生物胁迫、生物胁迫等分子调控过程。大豆是世界上最为重要的油料作物和高蛋白粮食作物。抗生物、非生物胁迫是大豆育种非常关心的问题。因此本研究的主要目的是通过生物信息学、分子生物学、生物化学和生理学等手段对大豆SHN基因进行鉴定和功能分析，为大豆分子育种提供理论依据。　　本研究从大豆基因组数据库中鉴定了10个SHN基因，命名为GmSHNs（GmSHN1-GmSHN10）。根据蛋白序列同源性和系统进化关系将这些基因分为2类，分别为TypeⅠ和TypeⅡ。其中，7个基因（GmSHN1-GmSHN7）属于TypeⅠ，另外3个基因（GmSHN8-GmSHN10）属于TypeⅡ。蛋白序列特征分析发现，GmSHNs蛋白序列长度在176到239个氨基酸之间，均具有保守的AP2结构域。基因结构分析发现10个GmSHNs基因在80 bp的位置均出现第一个内含子。GmSHN3和GmSHN4的基因结构是三个外显子包含着两个内含子，而其他GmSHN基因只含有一个内含子。本研究选择了GmSHN1(TypeⅠ)和GmSHN9(TypeⅡ)进行了蛋白亚细胞定位分析，结果表明这两个蛋白均定位于细胞核，与Plant-mPLoc软件的预测结果一致，表明GmSHN1和GmSHN9蛋白属于AP2/ERF家族的转录因子。　　本研究利用半定量RT-PCR检测GmSHNs基因在大豆5个不同发育时期组织中的转录水平，发现10个GmSHNs基因的表达部位和表达量在不同组织间存在较大差异。为了进一步研究基因功能，本研究在拟南芥中对这10个GmSHNs基因进行组成型表达，结果表明，10个GmSHNs基因的表达都显著改变了拟南芥转基因株系叶片表型，叶表面出现不同程度的光泽和表皮毛减少。另外，TypeⅠ七个基因的转基因株系叶片变小。TypeⅡ三个基因的转基因株系表型为黄绿色叶片、叶片向两侧卷曲、叶片更加细长、叶片指数比野生型高，这种表型在SHN基因研究中是首次报道。　　我们利用环境扫描电镜(ESEM)和透射电镜(TEM)分别观察了叶片角质膜表面蜡质分布和角质膜结构。表达GmSHN1和GmSHN9基因的拟南芥转基因株系GmSHN1-OE和GmSHN9-OE叶片表面分布着密集的蜡质晶体，远远高于野生型。GmSHN1-OE和GmSHN9-OE叶片的角质膜相对于野生植株明显变厚，但是结构松散不规则，同时角质膜通透性增大。我们进一步利用GC-MS对蜡质和角质进行了定量分析。GmSHN1-OE和GmSHN9-OE株系叶片角质膜的蜡质和角质含量均比野生型大幅度增加。蜡质增加的主要成分是C29和C31超长链烷烃，角质增加的主要成分是C16双羟基脂肪酸和C16烷二酸。上述结果表明大豆GmSHNs基因可能在角质膜形成过程中扮演重要角色。　　荧光定量PCR检测了24个参与蜡质、角质合成途径关键基因的转录本水平。结果显示，转基因株系GmSHN1-OE和GmSHN9-OE中上述大部分基因的表达量比野生型的均有大幅度上调。这些结果表明大豆GmSHNs基因参与了蜡质和角质生物合成途径的调控。　　本研究还对GmSHN1-OE和GmSHN9-OE转基因株系和野生型植株的生理生化指标进行分析，结果表明，GmSHNs基因的表达导致转基因拟南芥株系叶片叶绿素含量下降，单位面积叶片鲜重增加和提高了干旱耐受性。另外，转基因株系中调控叶片的基因表达水平显著也显著上调。这些结果表明大豆GmSHNs可能参与了调控叶发育过程。　　综上所述，本研究鉴定了大豆中10个AP2/ERF转录因子家族的SHN基因，并分析发现大豆SHN转录因子参与了蜡质和角质合成途径，并可能影响叶发育和干旱胁迫等途径。本研究为SHN转录因子功能研究提供新的视角，同时也将为大豆品种的遗传改良和分子育种提供参考价值。