在酸性土壤中,铝（Al）毒害严重限制作物产量。当pH值低于5时,土壤中的Al由固相溶出,以3价Al离子(Al³⁺)的形态存在于根际土壤溶液中。土壤溶液中极微量的Al³⁺即可在较短时间内影响植物根系的伸长,从而影响植物正常的生理代谢。研究发现,Al诱导植物根尖胼胝质积累不仅是Al毒害指标,亦是一种Al毒害机制。胼胝质的降解受β-1,3-葡聚糖酶催化调控。SbGlu1基因编码甜高粱β-1,3-葡聚糖酶I,在甜高粱耐Al机制中发挥重要作用,但其调控机制尚不清楚。拟南芥AtSTOP1和水稻OsART1为两个锌指转录因子,可以分别调控拟南芥和水稻中多个Al响应相关基因的表达,在提高拟南芥和水稻耐Al性中发挥至关重要的作用。它们在甜高粱中的同源蛋白SbSTOP1已经被鉴定并进行了功能验证。本试验以甜高粱（Sorghum bicolor L.,品种名:POTCHETSTRM,POT）及拟南芥（Arabidopsis thaliana）为材料,通过转录调控以及转基因拟南芥中β-1,3-葡聚糖酶的表达模式分析、胼胝质含量测定等实验,发现甜高粱SbSTOP1可能通过结合SbGlu1启动子上的特定区域,调控SbGlu1的表达,促进β-1,3-葡聚糖酶催化胼胝质降解,从而提高植物耐Al性。具体结果如下。1.将SbSTOP1效应载体和pSbGlu1报告载体共转人胚肾细胞HEK293T以及拟南芥原生质体,通过检测荧光素酶活性,证明SbSTOP1可以调控SbGlu1的表达。2.通过拟南芥原生质体双荧光表达系统进行的转录调控分析表明,SbSTOP1可以与SbGlu1启动子中2段20 bp的DNA序列相互作用,但却不包含已报道的OsART1结合的顺式作用元件,说明甜高粱SbSTOP1存在不同于水稻OsART1的转录调控机制。同时,以上述2段DNA序列为探针,利用GST-SbSTOP1^DD蛋白分别与2个20 bp探针进行凝胶迁移阻滞实验,结果表明,该2段20 bp DNA序列可与SbSTOP1蛋白直接相互作用,并具有特异性。3.用SbGlu1的氨基酸序列进行BLAST分析,得到拟南芥中SbGlu1的同源蛋白AtBG3。利用实时荧光定量PCR的表达模式分析表明,AtBG3在拟南芥SbSTOP1转基因恢复株系中的表达量显著高于Atstop1突变体,说明SbSTOP1可调控拟南芥AtBG3的表达,且SbSTOP1转基因拟南芥恢复株系根系胼胝质含量显著低于Atstop1突变体,说明异源表达SbSTOP1可降低转基因恢复株系根系胼胝质的累积。因此,推测SbSTOP1可能通过调控SbGlu1的表达,促进β-1,3-葡聚糖酶催化胼胝质降解,进而提高转基因植株的耐Al性。