柱花草(Stylosanthes spp.)是热带地区重要的豆科草本植物,在我国海南和两广地区广泛种植。柱花草具有粗蛋白含量高、产量高、耐酸性土壤、固氮等特点,除了能够改良土壤,提高土壤中氮的含量之外还是重要的牧草、绿肥资源。柱花草炭疽病会造成柱花草叶片坏死脱落、花序败育和植株枯萎,严重时会造成整株死亡,是柱花草生产上的主要危害之一。目前,在柱花草生产上没有技术和措施能够有效地阻止胶孢炭疽菌对柱花草的侵害。柱花草遗传转化可以使目的基因在柱花草体内表达,达到改变柱花草的遗传现状作用,所以柱花草抗病相关基因的挖掘和抗病品种的选育至关重要。本实验通过对热研2号柱花草接种胶孢炭疽菌后,测定其PAL酶活、总酚含量、类黄酮含量、总抗氧化能力和SgPALs基因的相对表达量,同时通过代谢组学分析接种后柱花草类黄酮类代谢物变化。此外,通过柱花草遗传转化将SgPAL2转入热研2号柱花草内,做功能分析。主要研究结果如下:1.从柱花草中克隆得到苯丙氨酸解氨酶基因家族4个成员,分别命名SgPAL1、SgPAL2、SgPAL3和SgPAL4,碱基序列长度分别为 2145 bp、2073 bp、2133 bp 和 2199 bp。接种胶孢炭疽菌后,柱花草显著提高SgPAL1、SgPAL2和SgPAL3的相对表达量,SgPAL4的相对表达量显著下降,说明柱花草SgPAL1、SgPAL2、SgPAL3和SgPAL4,对胶孢炭疽菌的侵染有响应。2.接种胶孢炭疽菌后,柱花草会显著提高PAL酶的活性,同时总酚、类黄酮的含量和总抗氧化能力显著提高,表明柱花草总酚和类黄酮的积累,可能对提高柱花草抗炭疽病具有重要作用。3.在柱花草中检测到152种类黄酮代谢物,包括16种异黄酮,19种黄酮碳糖苷,22种黄烷酮,36种黄酮醇和59种黄酮,接种胶孢炭疽菌后,根皮素和异黄酮类中黄豆苷元、染料木素、6-羟基黄豆苷原、李属异黄酮显著增加。表明柱花草中根皮素和异黄酮类代谢物对胶孢炭疽菌侵染有响应。4.通过对超量表达SgPAL2待测植株的鉴定,确定超量表达载体pTF101S-SgPAL2成功转入热研2号柱花草中。发现To代柱花草SgPAL2相对表达量、PAL酶活,总酚和类黄酮含量明显高于野生型。说明SgPAL2在柱花草中超量表达后,在一定程度上促进总酚和类黄酮的合成。