肌醇半乳糖苷合成酶(GolS)主要参与植物中棉子糖类多糖的合成,在植物碳水化物的分配,种子脱水及非生物逆境响应等生物过程有重要作用。但其具体作用及作用发挥的机制仍不明确,研究GolS在植物中所发挥的功能及其相应的分子作用机制,将进一步完善GolS在植物中所发挥的生物学功能及作用机制,为利用其改良农林作物的生长、发育和抗逆等性状的育种工作提供理论支持。本文以巨桉为材料,在全基因组范围内分析鉴定了 GolS基因家族成员,对这些基因的基因结构和特征,组织特异性表达以及低温、高温、干旱、高盐、ABA、MeJA处理下的表达情况进行分析,并对其中的EgrGolS3(Eucgr.K03563)通过拟南芥的异源转化研究了基因的功能。在拟为桉树的分子辅助育种提供一定的理论参考。主要结果如下:1.在巨桉全基因组范围内鉴定得到22个GolS基因。这22个基因大多数为两个外显子、一个内含子结构,在巨桉11条染色体上只有2号、8号、11号染色体上有分布,22个GolS基因中除一个(Eucgr.H00902)不表达外,其他成员都存在组织特异性表达。并且22个基因启动子上都含有响应逆境的顺式作用元件。根据22个GolS对低温、高温、高盐、干旱、ABA、MeJA六种非生物逆境响应的定量结果可以分为3类,Ⅰ类为ABA、MeJA调控型,共9个,第Ⅱ类为MeJA调控型,共6个,第Ⅲ类为非ABA、MeJA调控型,共7个。2.EgrGolS3在巨桉成熟叶片中具有极高的表达量。瞬时转化烟草的结果表明EgrGolS3在细胞质和细胞核中都有表达。通过构建35S超表达载体,进行拟南芥的遗传转化,最终筛选获得3个EgrGolS3超表达株系:EgrGolS3-OE-8,9,15。半定量和ELISA的结果表明,转基因株系中EgrGolS3的表达量和GolS的含量都高于野生型。蔗糖和棉子糖的含量较野生型有显著增加。3.EgrGolS3超表达株系有明显开花提前现象。转基因植株苗龄达到2周左右开始抽薹,抽薹时莲座叶大约为6片,而野生型苗龄达到3周左右才开始抽薹,抽薹时莲座叶大约为11片。FT,CO的定量结果表明,EgrGolS3-OE-8,9,15转基因株系中表达量明显高于野生型。短日照条件下也有类似的结果。这表明EgrGolS3的超表达能促进拟南芥成花途径相关基因,进而促进植物的成花。但在蔗糖途径中,尽管miRNA156A与miRNA159B的表达受抑制,但其靶基因SPLs却未上调,可能存在另外的途径促进成花。4.EgrGolS3超表达株系的种子在ABA,甘露醇,MeJA,NaCl处理下,发芽率高于野生型。同时,在拟南芥中超表达EgrGolS3会减弱植株对干旱、低温和高盐的抵抗能力。另外,3%蔗糖处理下的转基因拟南芥花青素含量明显高于野生型。结合所得结果,fgrGolS3在拟南芥中的超表达增加了蔗糖和棉子糖含量,同时还可能影响了碳水化物化合物在营养生长和生殖生长之间的分配,从而使转基因株系的开花提前,但EgrGolS3导致的碳水化物化合物向生殖生长的倾斜,会导致植株对非生物逆境抗性的降低。因此,EgrGolS3可能通过影响碳水化物化合物在营养生长和生殖生长之间的分配参与了植物成花途径的调控。