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1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)是植物光合作用的关键酶,编码该酶小亚基的RBCS基因在植物基因组中以多基因家族形式存在,参与植物体内逆境应答。本研究选取中国春小麦(Tritucum aestivum cv.Chinese Spring)为实验材料,从比较基因组学角度对小麦RBCS基因的起源、进化、分类及可能的调控方式进行了探究,同时扩增出了不同亚家族RBCS基因成员,并结合q RT-PCR及植物表达芯片技术对小麦RBCS基因家族诱导表达谱及组织表达谱进行分析,最后对Ta RBCS11启动子功能进行了研究,主要研究结果如下:1.从小麦基因组中鉴定得到20个RBCS基因家族成员,同时从其它4种单子叶植物和2种双子叶植物中共鉴定出31个RBCS家族成员。系统发育分析结果显示小麦RBCS基因分为4个亚家族(亚家族A、亚家族B1、亚家族B2及亚家族B3),同时直系同源分析结果表明小麦RBCS基因家族在进化上和粗山羊草(Aegilops tauschii)及乌拉图小麦(Triticum urartu)有较近的亲缘关系。对小麦RBCS基因5‘调控序列比对结果表明同一亚家族启动子序列具有一定的同源性,这些同源区域上包含一些保守的光调控元件及大量参与植物逆境应答的顺式作用元件,这说明小麦RBCS基因可能参与光调控的同时也参与逆境应答。2.对TaRBCS2(亚家族B1成员)、TaRBCS3(亚家族B3成员)、Ta RBCS7(亚家族B2成员)和Ta RBCS11(亚家族A成员)基因序列进行扩增并比对分析,结果表明这4个基因与生物信息学鉴定得到的序列一致性大于99%,同时它们相互之间同源性在90.36~94.49%之间,说明小麦RBCS基因家族在进化上高度保守的同时也存在一定分化。对这4个RBCS基因进行同源建模,结果表明不同亚家族RBCS蛋白三维结构高度保守,几乎不存在差异,这可能对保证Rubisco全酶的正确组装及催化活性具有重要意义。3.小麦RBCS基因家族诱导表达谱研究结果表明4个亚家族均在干旱及盐胁迫下表达量下调,其中亚家族A及亚家族B2在干旱胁迫下下调最为显著,ABA处理可以不同程度的诱导4个亚家族基因上调表达,这些结果表明小麦RBCS基因家族参与了小麦非生物胁迫应答调控;组织表达谱分析结果表明RBCS基因在小麦各个组织中均有表达,在根中微量表达,在叶片中大量表达,在小麦花中也强烈表达,且花中表达丰度先升高后降低。4.从小麦基因组中分离得到TaRBCS11基因上游1839bp调控序列,提交PlantCARE数据库分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外,还包含多种应答干旱、盐及激素等逆境的保守顺式作用元件;启动子GUS酶活分析表明,随启动子片段的缩短启动子活性依次下降;此外,干旱、高盐、ABA、黑暗均对全长启动子(P1656)有显著的抑制作用,启动子上-804~-474bp之间的区域对响应干旱及高盐胁迫具有重要作用,而参与ABA响应的核心调控区域位于-1597~-1198bp之间。