光照周期是影响植物的生长发育的重要环境因子,以往研究已识别并特化了部分光照周期响应成花基因;光合作用同样受到光照影响,尽管有众多研究识别了 PSⅠ和PSⅡ组成蛋白,如CP24和CSS等,但这些蛋白表达的上游调控基因有哪些、它们如何响应光照周期调控光合作用却有待确定。本实验室前期研究识别了马铃薯光照响应基因St904(DMG400033904),依据其氨基酸序列组成,基因组注释预测St904属于单MYB转录因子家族;文献和基因组数据库检索,未见St904及其同源物功能的研究报道。依据St904 cDNA序列,本研究运用重组基因设计和合成、体内转化、过量和抑制表达及其表型测定、相关基因表达测定和凝胶电泳迁移(EMSA,electrophoretic mobility shift assay)等方法,确定了St904参与形成的表型及其形成原因。主要结果如下:1.合成35S-St904和His-St904基因cDNA,亚克隆35S-St904获得重组载体后,转化农杆菌GV3101,筛选获得旨在体内过量和抑制St904表达的阳性重组根癌农杆菌菌株GV3101-pC-35S-St904+/-和 GV3101-pC-35S-His-St904,转化重组基因于马铃薯(Solanum tuberosum L.)和普通烟草(Nicotiana tabacum)体内,筛选得到阳性转化植株;诱导His-St904基因原核细胞内表达,分离和纯化后,得到His-St904。2.普通烟草内抑制St904表达,叶片绿色加深,叶片增厚,叶绿素含量分别比对照增加了 14%和23%;花期提前;过量表达株系,叶色浅淡,叶片薄且嫩,叶绿素含量比对照减少了 11%和9%,未见开花。结果表明,St904参与叶绿素积累代谢和花期调控。3.8个叶绿素积累相关基因随光照周期表达变化的RT-PCR结果显示,光照诱导St904及CP24(叶绿素结合蛋白)和CSS(叶绿素合成酶)上调表达,黑暗抑制两者表达;St904组成型过量表达中,黑暗下St904表达增加,黑暗下CP24和CSS随St904表达增加而上调表达。结果表明,光照和黑暗分别诱导St904开启和停止表达。4.用His-St904进行的EMSA实验结果显示,His-St904蛋白与CSS和CP24启动子存在不同程度的结合,其中,CP24启动子与不同浓度处理的His-St904蛋白孵育后都出现明显的滞后带。结果表明,His-St904蛋白能够与CP24基因的启动子直接结合。光照响应转录因子St904正向调控CP24表达,继而改变叶绿素积累;光照诱导St904上调表达,调控CP24积累增加,CP24结合更多光保护色素,叶绿素积累相对减少;随光照减弱St904表达减少,降低了CP24积累,CP24结合更多叶绿素,叶绿素积累增加。结果意味着St904响应光照调控CP24表达,平衡叶绿素与CP24结合。