茉莉酸（Jasmonic acid,JA）作为一种重要的植物激素,在植物生长、病害防御和机械损伤过程中起到了重要的调控作用。酰胺合成酶（Gretchen Hagen 3,GH3）家族作为参与茉莉酸信号调控的重要基因,主要将茉莉酸转化为具有生物活性的化合物（茉莉酸异亮氨酸耦合物,JA-Ile）从而诱导应答基因表达发生变化。由于马铃薯中茉莉酸信号通路基因的研究较少,相关GH3蛋白功能分析的研究未见报道。结合马铃薯全基因组测序结果,利用生物信息学技术对马铃薯GH3蛋白进行结构和进化分析;筛选出马铃薯响应茉莉酸和损伤胁迫的相关候选基因StGH3.1和StGH3.5;分析蛋白在植物细胞中的表达定位、体外诱导代谢产物检测和转基因植株对茉莉酸、青枯病及损伤的胁迫响应。最终揭示马铃薯StGH3.1和StGH3.5在茉莉酸调控中的分子机制。主要研究结果如下:（1）利用生物信息学方法首先鉴定出马铃薯GH3和其他47个测序物种（从藻类到被子植物）的GH3蛋白,对所有蛋白质的结构组成和特征进行比较分析。结合蛋白质序列之间的差异将GH3蛋白分为了三个亚家族:亚家族Ⅰ蛋白含有保守的丝氨酸残基可能参与茉莉酸的调控;亚家族Ⅱ蛋白含有保守的赖氨酸残基,其与生长素调控相关。这两个亚家族成员数量较多,同时在蕨类植物中就有这两个亚家族蛋白的出现,因此推断GH3蛋白在植物界起源于蕨类。亚家族Ⅲ的相关研究较少,且家族成员多集中在被指植物中的十字花科,仅有少量研究论证其可能参与了水杨酸的调控。对马铃薯GH3蛋白的研究表明,亚家族Ⅰ中仅StGH3.1和StGH3.5蛋白与茉莉酸有互作关系,可能参与了茉莉酸的调控。研究表明马铃薯StGH3.1和StGH3.5基因的表达在茉莉酸甲酯和损伤胁迫下变化水平更高,进一步证实StGH3.1和StGH3.5基因参与了茉莉酸的调控。（2）克隆了马铃薯StGH3.1和StGH3.5基因。研究StGH3.1和StGH3.5蛋白的亚细胞定位结果显示,经DAPI染色后的烟草细胞中StGH3.1和StGH3.5蛋白在细胞核上有叠加信号,而细胞膜或细胞质部分位置有信号检测出红色荧光。拟南芥原生质体中结合细胞膜、细胞核、内质网和高尔基体Marker共定位结果显示,仅在细胞核及内质网中检测出StGH3.1和StGH3.5蛋白与Marker的重叠信号,而细胞膜和高尔基体中无叠加信号。结合两个试验结果证实,StGH3.1和StGH3.5蛋白主要在植物细胞中的细胞核和内质网中表达。（3）采用原核表达技术在植物体外诱导产生StGH3.1和StGH3.5活性蛋白并与茉莉酸进行反应。通过液相色谱和质谱联用仪检测反应产物成分结果显示,StGH3.1和StGH3.5蛋白诱导产物中主要包含茉莉酸异亮氨酸耦合物（JA-Ile）。从而证实StGH3.1和StGH3.5蛋白在植物体外可与茉莉酸相互作用并产生JA-Ile。（4）将马铃薯StGH3.1和StGH3.5基因转入拟南芥突变体Jar1/At GH3.11中,分析转基因株系在茉莉酸胁迫后的表型差异。结果显示,StGH3.1和StGH3.5转基因株系和野生型拟南芥种子的萌发和幼苗根系的发育受到了抑制;而Jar1突变体的生长和种子萌发未受到茉莉酸的影响。从而证实StGH3.1和StGH3.5基因功能与Jar1基因的功能基本一致。（5）构建StGH3.1和StGH3.5基因的过表达和RNAi干扰转基因株系。在10μM茉莉酸处理下,过表达和野生型马铃薯植株根系和主茎的生长均得到促进,而StGH3.1和StGH3.5的RNAi干扰植株与未经处理株系对比植株生长无显著变化;经50μM JA诱导的过表达和野生型植株发育明显受到了抑制,而RNAi干扰株系生长正常。结果表明,马铃薯StGH3.1和StGH3.5基因受到了茉莉酸的调控。（6）对转基因株系叶片进行损伤诱导,检测植物内源JA-Ile在不同诱导时间的含量变化。结果显示,超量表达转基因株系OXStGH3.1和OXStGH3.5的JA-Ile含量在不同胁迫时间下均明显高于其他株系,而RNAi干扰株系的激素含量则较低。通过青枯菌侵染马铃薯植株的结果显示,RNAi StGH3.1和RNAi StGH3.5叶片出现了萎蔫状态;对接菌诱导的马铃薯体内菌落和叶片过氧化物染色结果表明,RNAi干扰株系植株内菌落数和叶片过氧化物累积量均高于其他株系。表明StGH3.1和StGH3.5基因参与植物抗病和损伤的胁迫响应,且均与茉莉酸调控相关。（7）受茉莉酸诱导的水培马铃薯根长和茎长发育变化表明,低浓度的茉莉酸诱导可促进植物的发育,而高浓度的则会抑制其发育,且StGH3.1和StGH3.5基因的缺失可以降低植物响应外源茉莉酸对植物发育的影响。另对转基因株系生长发育情况统计结果显示,表型差异最大的转基因株系为StGH3.5过表达株系,其可能诱导了马铃薯侧枝的发育;但薯块重量、根长和茎长的差异不显著。综上所述,本研究明确了GH3蛋白在植物界中的进化关系,最早的GH3蛋白出现在蕨类植物中。根据蛋白质二级结构中氨基酸残基差异性将GH3蛋白家族分成三个亚家族,分别与茉莉酸、生长素和水杨酸信号相关。通过生物信息学分析以及基因在机械损伤和MeJA诱导表达情况分析,预测出参与JA信号通路中将JA诱导合成为JA-Ile的马铃薯基因为StGH3.1和StGH3.5。这两个基因与拟南芥Jar1基因功能相似,在体外马铃薯诱导和马铃薯病害和损伤胁迫下,均能诱导产生JA-Ile从而对茉莉酸信号途径进行调控,对提高植物的抗病性和抗机械损伤有着重要的作用。