木薯(Manihot esculenta)是大戟科块根作物,为近10亿人提供食物来源,同时也为生物能源提供原材料。质体分裂的过程影响木薯的品质与产量,因此对质体分裂基因的研究可以为木薯品种改良提供新思路。叶绿体是含叶绿素的质体,是绿色植物光合作用的地方。其主要增殖方式是二元分裂,进化上保守的动力蛋白相关蛋白DRP5B(ARC5)是主要分裂因子之一。ARC5属于动力蛋白(Dynamin)超家族,该家族在多种细胞过程中起关键作用,例如囊泡分裂、细胞器融合与裂变以及胞质分裂。由于木薯作为“主要作物”并具有极大的经济潜力,其基因组现已测序完成。Dynamin家族及其家族成员ARC5基因尚未在木薯中报道,因此利用木薯基因组对木薯Dynamin家族进行系统研究并对其家族成员ARC5基因进行功能分析,探究其在木薯质体分裂中的重要性以及胁迫条件下的响应关系。本研究利用生物信息学系统性的分析了木薯Dynamin家族。运用qRT-PCR分析木薯Dynamin家族成员ARC5基因在不同发育时期的叶和根特异性表达情况的同时也分析了ARC5基因对非生物胁迫的响应关系。三个方面(育苗、定植与配土)优化木薯炼苗技术。原生质体瞬时表达实验探究ARC5在木薯中的定位。构建过表达载体,为获得木薯ARC5过表达植株,以期为后续研究奠定基础。主要研究结果如下:1、鉴定了23种木薯Dynamin(MeDynamin)家族成员,并将其分为五组。并将Ⅳ组细分为两个亚组。ARC5(MeDynamin23)基因归属于V组,它含有四个结构域,分别为GTPase结构域、中间域、GTPase效应域和PH结构域。2、大多数MeDynamins位于染色体的顶端或末端。3、片段重复可能是Dynamin家族扩增的主要复制方式。ARC5是高度保守的,具有稳定遗传的特征。4、木薯Dynamin家族成员大多数在茎顶端分生组织和胚发生中表达,而ARC5在叶中高度表达。5、ACR5与IAA之间的调控响应密切且呈正相关。高浓度的MeJA处理会导致木薯防御机制提前发挥作用。盐胁迫抑制ARC5的表达。在20%PEG处理下,ARC5表达趋势同ABA处理组中的规律大致相同。6、本研究在育苗、定植以及配土三个方面进行优化,木薯的炼苗成活率达95%,移栽至大田成活率达100%。7、ARC5定位于叶绿体中。在遗传转化时:侵染菌液OD600为0.3-0.4时,侵染时间为15min的木薯转化材料的生长状况最好。