较短的绿期是限制日本结缕草(Zoyisa japonica)进一步推广应用的关键,同时日本结缕草的基因资源尚未得到有效开发利用,其叶绿素降解途径及调控机理尚不明确。滞绿基因是调控叶绿素降解的一类重要基因,在植物衰老和响应环境胁迫中也发挥着多方面的调节作用。本研究的目的旨在从日本结缕草中分离得到滞绿基因,鉴定其功能,并分析其调控机理,进而为基因工程育种提供依据。本研究主要围绕基因和启动子的克隆、生物信息学分析、基因表达模式、亚细胞定位、转基因过表达、滞绿突变体恢复、转基因株系的生理生化分析、启动子活性分析、叶绿体超微结构观察和RNA-seq测序分析等方面开展了研究,得到如下研究结果:1.ZjSGR及其启动子的克隆。利用染色体步移的方法克隆得到ZjSGR的gDNA序列(KP148820)和cDNA序列(KP148819),同时获得ZjSGR基因编码区上游1029bp的启动子序列。生物信息学分析表明ZjSGR属于滞绿基因家族,启动子包含响应黑暗和多种激素的顺式作用元件。2.ZjSGR的表达模式分析。利用实时荧光定量技术(qRT-PCR)分析了 ZjSGR的表达特征,结果表明:ZjSGR在日本结缕草的根、茎、叶中均可表达,但是在叶片中的表达量最高;ZjSGR可响应衰老信号,并且可受黑暗、ABA和MeJA的诱导。3.ZjSGR的亚细胞定位情况。利用本生烟草瞬时表达的方法分析了Zj SGR的亚细胞定位情况,结果显示ZjSGR定位在叶绿体,并且ZjSGR的瞬时表达可引起本生烟草叶片黄化。4.转基因拟南芥的获得及表型分析。利用花序侵染法,成功获得转基因拟南芥株系。ZjSGR的过表达可引起野生型拟南芥叶片提早黄化,叶绿素含量下降,光合速率降低,光合系统相关基因表达下降。5.滞绿突变体nye1-1的恢复。ZjSGR在拟南芥滞绿突变体nye1-1中的表达可以恢复其滞绿表型,说明ZjSGR是AtNYE1的同源基因。6.启动子活性分析。利用转基因拟南芥分析了ZjSGR的启动子活性,结果表明:ZjSGR的启动子驱动GUS可在拟南芥的叶片中高效表达,且在叶脉和毛状体中有明显分布;另外,黑暗、ABA和MeJA处理可诱导GUS表达明显增强。7.转基因拟南芥的叶绿体超微结构观察。利用透射电镜观察了ZjSGR在瞬时表达的本生烟草和稳定表达的拟南芥的叶绿体超微结构,结果表明ZjSGR的过表达可影响叶绿体正常的发育,或可影响叶绿体结构的稳定性。8.转基因拟南芥的RNA-seq分析。RNA-seq分析结果表明ZjSGR加速了转基因拟南芥的衰老,这与ZjSGR对激素合成、信号传导和转录因子的调节有关;ZjSGR除了直接参与到叶绿素降解途径的反应之外,还在植物生长发育的其他方面发挥作用。本研究结果表明ZjSGR是调控叶绿素降解的一个重要基因,并可在调节植物衰老和生长发育等其他方面发挥作用。本研究为更好地理解SGRs的功能、叶绿素降解和衰老调控机理提供了依据。