蜡梅[Chinonanthus praecox（L.）Link]作为一种少有的冬季开花的园林植物,目前已有不少涉及其分子生物学方面的研究,但针对糖代谢领域的研究却十分少见。蔗糖是植物光合作用的重要产物,而蔗糖合成酶作为推动蔗糖参与植物体内各种代谢的关键酶之一,通过调节碳水化合物的合成及利用影响着各个组织器官的形成过程,因此探究蔗糖合成酶基因的功能对于培育优良的蜡梅品种显得尤为重要。本实验从蜡梅中成功克隆得到CpSUS基因,对其进行了生物信息学和转录水平分析;并将构建的植物表达载体成功转入野生型拟南芥Columbia-0,对其进行表型观察和逆境处理。综合以上研究结果初步预测了CpSUS基因在蜡梅生长发育过程中可能的生物学功能。主要结果如下:1.蜡梅CpSUS基因cDNA的克隆根据蜡梅转录组数据库获得的蔗糖合成酶部分基因序列,运用RACE技术成功得到完整的cDNA序列,命名为CpSUS。该基因cDNA序列全长2920 bp,包含1个170 bp的5’-UTR区,1个2418 bp的ORF以及1个332 bp的3’-UTR区,编码805个氨基酸,3’端有典型的加尾信号和明显的ploy A结构。2.CpSUS基因的生物信息学分析利用生物信息学软件对CpSUS基因编码的蛋白进行结构预测发现:其含有蔗糖合成酶结构域和糖基转移酶GT-B结构域,说明该基因属于蔗糖合成酶基因家族;其分子式为C4151H6464N1116O1191S27,分子量为91.93 k Da,且不存在跨膜结构域和信号肽序列,因此推测CpSUS属于定位在细胞质基质或细胞器基质中的蛋白质,不属于膜蛋白或分泌蛋白;编码蛋白的二级结构主要有α-螺旋（Alpha helix,53.54%）、延伸链（Extended strand,12.80%）、β-转角（Beta turn,6.46%）和无规则卷曲（Random coil,27.20%）;与其它物种同源基因的氨基酸序列比对结果显示,CpSUS的氨基酸序列与其他物种的SUS氨基酸序列相似度都很高,其中与沉水樟（Cinnamomum micranthum f.kanehirae）和莲（Nelumbo nucifera）的相似性分别达到91%和83%;通过系统发育进化树分析发现其与沉水樟的亲缘关系最近。3.CpSUS基因的表达特性分析对CpSUS基因在蜡梅不同组织中的表达特性分析时发现该基因在茎中高度表达,在叶中的表达量达到最低,且在中瓣、外瓣、内瓣、雌蕊、雄蕊和幼果中均有差异表达。对不同发育阶段的花器官中CpSUS的表达分析发现:CpSUS基因在每个时期均有表达,尤其在12月9日以后表达量开始大幅上升,且在1月3日盛开期时表达量达到最高,其余月份相对较低。由于蜡梅CpSUS基因在开花期间被显著诱导表达,推断其可能在蜡梅开花过程中发挥着一定的作用。此外,qPCR结果还显示,CpSUS在低温（4℃）和盐（150 mM）胁迫条件下被显著诱导表达,在淹水条件下表达量在不同的时间点有上调也有下调,推测在蜡梅遭受低温、淹水和盐胁迫时CpSUS可能参与了植物体的抗逆调控。4.转基因拟南芥的表型观察与抗性研究将成功构建的pCAMBIA1300-CpSUS植物超表达载体,通过农杆菌介导的花絮侵染法转入野生型拟南芥,经过一系列的筛选鉴定后得到T2代纯合体的种子。选取CpSUS表达量分别为高、中、低的三个转基因株系和野生型株系进行表型观察和抗性研究,结果发现转基因株系在莲座叶数、株高和鲜重上有显著性增加,并且较早地出现果荚,同时植株蔗糖总含量明显降低。推测蜡梅CpSUS主要催化蔗糖分解,使更多的蔗糖转化成UDPG和果糖,导致植株体内蔗糖水平降低,这为植物体合成更多的纤维素和淀粉提供了更多的前体物质,最终使转基因植株莲座叶、鲜重和株高明显增加,还较早地出现了果荚。将转基因拟南芥进行淹水模拟低氧胁迫的试验结果表明,与野生型株系相比,35S::CpSUS株系更不耐受淹水条件;300 mM盐胁迫处理35S::CpSUS株系发现过表达CpSUS基因并未显著提高拟南芥的耐盐性。推测CpSUS基因主要与淹水条件引起的低氧胁迫有关,对于其是否响应盐胁迫还需进一步验证。