海藻糖是一种稳定的非还原性双糖,能够提高复苏植物抵御非生物胁迫的能力。但在多数植物中,海藻糖的浓度极低,难以发挥细胞渗透调节和胁迫耐受功能,而其生物合成前体6-磷酸海藻糖（trehalose-6-phosphate,T6P）则被发现是一种重要信号分子,同能量代谢开关SnRK1（蔗糖非发酵-1-型相关蛋白激酶-1）蛋白激酶一起广泛参与植物生长发育和胁迫应答过程中的碳源利用调控。在橡胶树中,橡胶生物合成是以蔗糖为原料在特化的乳管细胞中进行的,乳管蔗糖的代谢调控是影响橡胶产量形成的关键环节。为了解橡胶树中T6P合成酶（TPS）基因的生理功能,特别是该类蛋白及其催化产物T6P是否参与乳管中的蔗糖代谢和胶乳再生调控,本文系统开展了橡胶树TPS家族基因的克隆、表达和生理功能研究,主要结果如下:1、在橡胶树基因组中鉴定了 14个TPS基因,分别命名为HbTPS1～14（GenBank登录号:KT313591～313604）,其中HbTPSl～4具有17个外显子和16个内含子、属于Class Ⅰ类TPS基因,HbTPS5～14具有3个外显子和2个内含子、属于Class Ⅱ类TPA基因。克隆了除Hb TPS3和4外的其余12个HbTPS基因的全长cDNA。2、利用RNAseq分析了 14个HbTPS基因的组织表达特性,发现HbTPS5是胶乳中表达量最高的TPS基因,Hb TPSl在树皮中的表达量最高,Hb TPS6和Hb TPS9在根中的表达量最高,HbTPS7和HbTPS13在种子中的表达量最高,HbTPS12在雌花中的表达量最高,HbTPS1、5、6、11和13在雄花中均有较高的表达量;而HbTPS3和4在所有检测的橡胶树组织中均无明显的表达,推测是假基因。3、酵母突变体的功能互补实验证明在所克隆的12个HbTPS基因中仅两个Class Ⅰ类TPS基因（Hb TPS1和2）编码的蛋白具有TPS酶活性,它们的过表达能提高酵母突变体的盐胁迫耐受能力。4、免疫荧光组织定位显示HbTPS5蛋白主要定位在乳管中,但酵母双杂显示其并不与HbTPS1或2直接互作,推测在乳管中HbTPS5调控TPS酶活可能需要其他辅助因子的参与。5、在橡胶树幼苗中,HbTPSR和2基因的表达受温度和干旱胁迫调控明显,且对低温（4℃）和高温（40℃）的应答模式相似,但对干旱处理的应答却存在明显差异。在正常割胶橡胶树的胶乳中,乙烯处理诱导HbTPS1的表达而抑制Hb TPS2的表达,2,4-D、MeJA（甲基茉莉酸）、SA（水杨酸）和伤害处理均显著上调这两个HbTPS基因的表达。6、克隆得到HbTPS1基因的启动子序列,发现其包含SA、MeJA、光和热胁迫应答元件,以及胚乳特异性表达元件,暗示HbTPS1基因参与多种生物学过程;对HbTPS1启动子::GUS转基因拟南芥的研究发现,Hb TPS1的启动子在拟南芥不同发育阶段,以及叶片、果荚和花器官等不同组织中均广泛表达。7、在未开割橡胶树的胶乳中,割胶诱导HbTPS1基因的表达,而抑制HbTPS2、HbTPS5、HbSnRK1-1和HbSnRK1-2的表达;随着割胶刀次的增加,胶乳中的TPS酶活上升、T6P含量增加、SnRK1活性下降;添加外源T6P,可显著抑制胶乳SnRK 1的激酶活性。这些结果表明,在橡胶树乳管中,割胶可能通过调控TPS基因的表达来增强T6P的合成,从而抑制SnRKl蛋白激酶活性,进而激活蔗糖代谢、促进胶乳再生。8、在橡胶树不同发育时期的叶片中,分析了HbTRS和HbSnRK1基因的表达、TPS酶活、蔗糖和T6P的含量,发现T6P-SnRK1信号通路可能也参与橡胶树叶片中的蔗糖代谢和叶片发育调控。9、培育了过表达Hb TPS1和HbTPS2的转基因拟南芥。转Hb TPS1基因的拟南芥对冷冻、高温和干旱的耐受性明显提高,但对盐胁迫的耐受能力与野生型植株相近。与野生型植株相比,转HbTPS2基因的拟南芥生长速度加快、提前抽苔开花,并且叶片数、叶面积和百粒重也有明显增加。综上所述,橡胶树TPS基因家族成员较多,并且大多具有明显的转录活性。相关基因的表达、酶活和代谢物分析,以及转基因研究,发现TPS基因可能广泛参与橡胶树的蔗糖代谢、胶乳再生、非生物胁迫和生长发育。本文结果,为进一步阐明橡胶树TPS基因的生理功能奠定了良好基础,对其它植物TPS家族基因的研究也具借鉴意义。