竹林是我国重要的森林资源，竹材是由各种类型细胞的细胞壁及其包围的空间所组成的复杂生物材料，因其具有强度高、韧性好、硬度大等特点而在建筑、造纸等领域得到广泛的利用。竹子优良的材性特点与其细胞壁的组成及结构密切相关，竹子细胞壁的发育对竹子的生长发育、生理特性、生化代谢以及对外界环境胁迫的有机反应发挥着重要的调节作用，对竹子材性的形成起着决定性作用。细胞骨架指导细胞壁的生物合成，作为细胞骨架的重要组成部分，微管蛋白在细胞壁发育过程中起着重要的调控作用。本研究以我国重要经济竹种--毛竹（Phyllostachys edulis）为材料，分离细胞骨架微管蛋白基因，在对其序列进行充分分析的基础上，通过体外表达和在模式植物中的表达来验证其功能，以其为通过基因工程手段培育竹类植物新品种奠定基础。主要研究结果如下：1、采用RT-PCR方法从毛竹叶片中克隆了2个微管蛋白基因，分别命名为PeTua3和PeTub3。PeTua3的编码区为1353bp，编码451个氨基酸；PeTub3的编码区1341bp，编码447个氨基酸。2、Blast分析表明PeTua3和PeTub3与已报道的其它植物的tubulin蛋白具有很高的相似性，分别属于tubulin蛋白的Tua3和Tub3家族，都是疏水性酸性蛋白。通过MOTIFSCAN软件预测蛋白质的功能性位点，结果显示PeTua3和PeTub3序列均包含有N-糖基化位点、磷酸化酪蛋白激酶II位点、N-肉豆蔻酰化位点和磷酸化蛋白激酶位点、GTP酶域和C末端结构域，但是这些位点在蛋白序列中的位置、数量均存在一定的差异，这意味着它们可能存在功能上的不同。应用MEGA4.0软件，构建基于tubulin蛋白的系统进化树，结果表明：PeTua3与水稻的Tua3蛋白在进化关系上最近，Petub3与牛筋草的Tub3蛋白在进化关系上最近，而与大部分双子叶植物Tubulin蛋白的关系较远，这与毛竹属于单子植物禾本科竹亚科的形态学分类相吻合。3、通过构建PeTua3和PeTub3基因的原核表达载体pET-32b-PeTua3和pET-30a-PeTub3，分别转化大肠杆菌（Escherichia coli）菌株DE3，进行基因的体外表达研究。经过优化诱导表达条件，在37℃，0.4mmol·L^-1IPTG诱导2h的条件下获得高丰度的PeTua3可溶性重组蛋白；在28℃，0.4mmol·L^-1IPTG诱导4h的条件下获得高丰度的PeTub3可溶性重组蛋白。应用His标签亲和纯化方法，获得PeTua3、PeTub3的重组蛋白，并处理拟南芥种子，幼苗表现为上胚轴明显增粗，侧根增多，这意味着重组蛋白可能具有加快细胞的分裂的生物学活性。4、构建PeTua3和PeTub3基因的正义和反义植物表达载体，并转化拟南芥，通过抗性筛选获得转基因植株。表型观察发现，转基因拟南芥（正义和反义）和野生拟南芥在发芽和茎的生长上没有因基因的过量表达或抑制而受到影响，但对根系生长影响明显。PeTua3和PeTub3基因的过量表达均促进拟南芥根系生长，侧根增多；石蜡切片显示根系表皮薄壁细胞数量增多，且细胞体积变大，维管柱的体积增大，约是野生拟南芥的2倍，木质部明显加厚。而转反义PeTua3和PeTub3基因的拟南芥根系生长不正常，产生大量须根；石蜡切片显示根系表皮薄壁细胞的数量明显减少，且细胞体积变小，维管柱的体积变小，木质部明显比较薄。5、在烟草悬浮细胞（BY-2）中过量表达PeTua3和PeTub3，与对照相比转基因BY-2的G2期和S期分裂时间明显缩短，能显著提高烟草细胞的有丝分裂指数，细胞分裂加快。细胞骨架微管蛋白基因PeTua3和PeTub3的体外表达蛋白能够促进细胞生长，具有生物学活性，这在转PeTua3和PeTub3基因拟南芥中进一步得到证实，对转PeTua3和PeTub3基因烟草悬浮细胞的观察证实，PeTua3和PeTub3基因促进生长是通过缩短细胞分裂周期实现的。由此证明PeTua3和PeTub3基因具有促进细胞发育的功能，这意味着PeTua3和PeTub3基因对于分子育种研究具有重要的潜在应用价值。