小麦是全世界最主要的粮食作物之一,其产量直接关系到世界粮食安全。籽粒大小是构成作物产量的直接因素和品质性状的重要指标。因此,小麦籽粒大小相关基因的功能研究对高产优质小麦育种具有重要意义。TaCYP78A3基因位于小麦第七部分同源群染色体短臂上,编码细胞色素P450 CYP78A3蛋白。该基因的表达活性与种子表皮细胞数目和种子大小呈正相关。在拟南芥中TaCYP78A3基因的过表达导致其种子显著增大,利用大麦条纹花叶病毒诱导的基因沉默（BSMV-VIGS）抑制内源TaCYP78A3基因在小麦籽粒发育阶段的表达,致使种子显著变小。这些研究结果初步表明TaCYP78A3基因具有调控种子大小的功能。为了进一步验证TaCYP78A3基因在小麦籽粒生长发育中的生物学效应,本研究通过农杆菌介导法将胚珠特异性pINO启动子驱动的TaCYP78A3基因表达载体转入小麦,对T₀代植株进行鉴定及外源基因插入拷贝数检测,T_0:1和T_1:2代转基因株系进行转基因遗传稳定性分析,测定分析转基因植株中目标基因的表达水平和种子表型。此外还对TaCYP78A3基因进行原核表达及产物纯化,并利用生物信息学软件分析预测TaCYP78A3蛋白的结构和功能,为深入揭示TaCYP78A3基因的生物学功能及作用机制奠定基础工作。研究取得以下主要研究结果:生物信息学分析表明TaCYP78A3蛋白理论分子量为60kD,理化性质稳定;N端含一段跨膜螺旋,不含信号肽,整体为疏水性蛋白,二级结构以α-螺旋和无规卷曲为主;含有2个cAMP和cGMP依赖的蛋白激酶磷酸化位点、8个N-肉豆蔻酰化位点、4个蛋白激酶C磷酸化位点、6个酪蛋白激酶II磷酸化位点、2个酰胺化位点等;构建了pGEX-6p-1-TaCYP78A3原核表达载体,并在大肠杆菌BL21（DE3）pLysS中诱导表达;GST-TaCYP78A3融合蛋白的最佳诱导条件为IPTG浓度0.2 mmol/L,诱导时间4h;融合蛋白主要以包涵体的形式存在。采用农杆菌介导法,将表达载体pCAMBIA3301-35S::TaCYP78A3转化春小麦绵阳19成熟胚,获得了24株转基因再生植株。经多次重复PCR检测,24株再生植株全为转基因阴性植株。同时以春小麦JW1幼胚为外植体,采用农杆菌介导法将胚珠表皮细胞特异表达启动子驱动的TaCYP78A3表达载体pCAMBIA3301-pINO::TaCYP78A3转化小麦,获得20株独立的转基因再生植株（由济南邦地生物工程有限公司完成）。经Bar试纸条和目标基因特异PCR检测,其中14株为转基因阳性植株,6株为转基因阴性植株;对T₀代转基因阳性植株目标基因拷贝数进行鉴定,其中9株（T₀-5、T₀-7、T₀-9、T₀-12、T₀-14、、T₀-15、T₀-16、T₀-17、T₀-18）目标基因插入拷贝数为1,4株（T₀-2、T₀-3、T₀-8、T₀-13）目标基因插入拷贝数为2,1株（T₀-11）的拷贝数为3。对T₁^T₂代株系中所有单株分别进行BASTA涂抹和目标基因特异PCR鉴定,统计各株系目标基因遗传分离情况。结果表明,8个单拷贝转基因T_0:1株系的目标基因都存在遗传分离现象,且均符合孟德尔一对等位基因遗传规律,而另外1单拷贝转基因T₀-18的T_0:1株系和5个多拷贝转基因的T_0:1株系因T₁代个体数偏少,未检测到转基因阴性植株;同样方法,对来自4个转基因株系（T₀-5、T₀-9、T₀-12、T₀-18）的20个T_1:2株系进行遗传分离统计,结果表明T_1:2株系的T₁-12-1、T₁-12-4、T₁-12-6植株的T₂代个体中目标基因都不再分离,表明它们为转基因纯合系;剩余4个转基因株系的17株植株在T₂代仍存在目标基因的分离,仍为杂合。对来自5个转基因株系（T₀-9、T₀-12、T₀-13、T₀-15和T₀-16）的14株T₁代转基因阳性植株目标基因表达水平进行检测,结果表明,14株T₁代转基因植株间TaCYP78A3基因表达量存在明显差异,但总体上,这14株T₁代转基因植株TaCYP78A3基因表达量均显著高于对照非转基因植株;对这14株植株主穗中部籽粒性状进行统计分析发现,转基因株系籽粒粒宽和粒重均有显著提高,分别增加了1.80%¹3.46%和11.21%²2.20%（P<0.01）;粒厚和粒长也不同程度提高。本研究表明小麦TaCYP78A3基因具有调控籽粒大小的功能,尤其对粒宽和粒重的正向调控作用显著。