马蓝（Baphicacanthus cusia（Nee）.Breek）为爵床科植物,其茎、叶加工炮制可成青黛,青黛以福建产品质最佳,被誉为“建青黛”;根入药,谓“南板蓝根”,是抗菌消炎、清热解毒的代表性药物,青黛是福建省的道地药材之一。近年来,随着甲流、禽流感、非典等流行病的频频爆发,及以马蓝为资源的药材品质下降,因此加强马蓝的种质资源保护和品质改良迫在眉睫。“组学”时代的发展给分子生物学的研究带来了新的机遇,也为研究物种的遗传信息提供了新的技术手段。二代测序技术的普及,为遗传背景空缺的药用植物获取基因信息提供了一个快速、高通量的技术途径。利用转录组测序技术,能够将以靛蓝、靛玉红等吲哚类生物碱为主要药效物质的马蓝分子研究提升到新的高度,通过挖掘关键基因并揭示其功能,旨在为马蓝的种质改良奠定基础。本文的研究内容及结果如下:1.利用Illumina Hiseq测序技术平台完成了马蓝野生型组和MeJA处理组的根、茎、叶转录组测序及注释,建立了包含795663624条unigenes的马蓝转录组数据库,并进行了相关数据库比对和分析,通过代谢途径注释,筛选到吲哚类生物碱合成途径的关键基因:5-烯醇式莽草酸-3-磷酸合成酶（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase,EPSPS）和分支酸合成酶（Chorismate synthase,CS）基因序列。马蓝转录组数据库的建立,为后续分子水平研究奠定了基础。2.从马蓝转录组数据库中分离鉴定出EPSPS和CS基因序列,首先应用生物信息学对其进行预测和分析,通过体内和体外的功能验证,揭示其在马蓝吲哚类生物碱合成途径中的作用。（1）通过PCR获得基因的ORF区序列,分别命名为BcEPSPS和BcCS,其ORF长度分别为1554和1326 bp。采用多种生物信息学软件预测和分析了BcEPSPS和BcCS基因的基本特征。（2）组织特异性分析结果表明,BcEPSPS和cBCS基因在马蓝根、茎、叶中的表达模式不同,两个基因均在茎部位表达量最高,在根和叶的表达量接近。采用实时荧光定量PCR分别考察MeJA、SA和ABA处理后各个时间点（0、2、4、6、8、12、24、36 h）BcEPSPS和BcCS基因的表达量。结果表明,BcEPSPS和BcCS基因均受外源激素MeJA、SA和ABA诱导上调表达,且响应时间和表达量均呈现差异。亚细胞定位实验结果表明,BcEPSPS和BcCS基因均在叶绿体中表达,同时BcEPSPS在细胞质亦有少量表达。（3）原核表达获得BcEPSPS和BcCS基因的重组蛋白,对纯化的BcEPSPS蛋白进行了酶活力测定,结果显示,BcEPSPS蛋白在体外具有催化活性。（4）为了验证BcEPSPS和BcCS基因的体内功能,构建了基因过量表达载体,分别通过农杆菌EHA105和C58C1介导转化菘蓝叶盘,获得再生植株和毛状根,RT-qPCR测定显示BcEPSPS和BcCS基因转入毛状根中,基因的最高表达量分别增加了 37.8倍和52.3倍。靛蓝、异胡豆苷、吲哚、吲哚苷等化合物含量测定结果表明,过表达BcEPSPS和BcCS基因促进了下游产物的积累,证实了其在吲哚类生物碱合成中的正向调节作用。通过农杆菌EHA105浸染拟南芥,获得了转基因植株,发现其表型与野生型相比,具有明显差异,有待后续进一步验证。本文从马蓝转录组着手,通过基因功能验证,对马蓝药效物质合成途径的关键酶基因进行了有效的挖掘和解析,可为阐释马蓝药效物质合成途径和创制马蓝新种质提供科学参考。