复苏植物牛耳草肌醇半乳糖苷合酶基因（BhGolS）在植物耐脱水性中的作用机制

棉子糖类寡糖（RFOs）广泛存在于高等植物中，是植物生长发育、种子成熟和耐脱水性过程中一类重要的糖类物质。肌醇半乳糖苷合酶（GolS）是棉子糖类寡糖合成和代谢的关键酶，其表达模式对RFOs的积累起着关键的作用。我们最近克隆了中国特有的复苏植物牛耳草的肌醇半乳糖苷合酶基因BhGolS，初步研究发现其可明显改善植物耐脱水特性，但其表达调控特征和作用机理还不是十分清楚。该项目拟通过研究BhGolS基因组织器官特异表达模式、逆境时空变化规律以及分子调控机理，结合不同表达模式下BhGolS转基因植物的耐脱水特性研究，深入了解GolS基因响应干旱胁迫的变化特征、分子调控网络以及GolS基因在调控植物营养器官和种子耐脱水性上的作用机理，为研究植物耐脱水的分子调控机制提供理论依据和实践经验。

肌醇半乳糖苷合酶（GolS）是棉子糖类寡糖合成和代谢的关键酶，其在植物的生长发育和抗逆当中起着关键的作用。本项目中我们克隆了复苏植物牛耳草的肌醇半乳糖苷合酶基因BhGolS及其启动子和棉子糖合酶基因BhRFS，分析了它们在不同激素和不同胁迫条件下的表达模式及部分功能；利用转录组技术分析了牛耳草中其它棉子糖途径关键酶基因对干旱的不同响应；利用液相色谱检测了牛耳草干旱过程中肌醇半乳糖苷、棉子糖和水苏糖等多个寡糖含量的变化。研究发现BhGolS是一个干旱快速诱导表达的基因，受ABA和WRKY转录因子的调控，转基因植物表明其可以明显提高植物的抗旱性。同时发现，BhGolS 具有干旱胁迫诱导初期气孔特异表达的模式，而且有明显的增大气孔开度的作用。推测可能由此促进了牛耳草干旱初期由气孔开放导致的快速脱水。初步发现了GolS基因及其催化产物肌醇半乳糖苷（Gol）可能作为一种信号分子调控气孔开放；Gol与ABA在调控气孔运动中存在交互作用，而且它们的互作不仅限于气孔运动。但其具体的作用机制还有待研究。