紫杉醇（Paclitaxel）是从红豆杉的树皮中分离得到的一种二萜类化合物,其抗癌活性广谱而高效。7-木糖基紫杉烷类的木糖基化代谢处于紫杉醇等7-羟基紫杉烷生物合成的分支途径,是影响红豆杉紫杉醇含量的重要步骤,其关键酶为紫杉烷7-木糖基转移酶（Taxane 7-xylosyltransferase）。鉴定并实现编码基因的定向调控,对显著提高紫杉醇的含量、降低紫杉醇的生产成本具有重大意义和应用价值。目前,关于紫杉烷7-木糖基转移酶的功能及其编码基因的研究目前尚未见有报道。为了充分挖掘紫杉烷7-木糖基转移酶,以拟南芥木糖基转移酶和糖基转移酶为检索序列,对红豆杉糖基转移酶进行了大范围的鉴定和分析,并对筛选出的候选基因进行了蛋白表达及功能验证,同时分析了可能参与其表达调控的转录因子。期望为进一步研究红豆杉中紫杉醇合成和代谢的调控机制以及提高紫杉醇产量提供理论依据。主要研究结果如下:（1）基于红豆杉转录组测序数据,以拟南芥等植物木糖基转移酶为检索序列筛选出12个木糖基转移酶候选基因,分别命名为TcXT1～TcXT12。生物学特性分析发现它们多为膜蛋白,且富含稀有密码子。利用qRT-PCR技术分析了这12个候选基因的表达模式,结果显示它们的表达具有一定时空特异性,其中TcXT3、TcXT4、TcXT10和TcXT11在根和茎中相对表达量较高。（2）为了研究候选蛋白是否具有目标酶活,利用原核表达系统对12个候选基因进行蛋白表达,采用MBP、SUMO等标签和大肠杆菌Rosetta（DE3）表达菌株得到TcXT4、TcXT10和TcXT12可溶性目的蛋白,体外酶活反应后未检测到目标产物。为了获得有活性的目标蛋白,成功构建了真核表达系统毕赤酵母pPIC9k载体/GS115菌株,但未能获得目的蛋白,表明该表达系统不利于这些候选基因的表达。利用农杆菌介导的叶盘法获得了TcXT1、TcXT2、TcXT4、TcXT5、TcXT6和TcXT10等6个基因的84K杨（Populus alba×Populus glandulosa）转基因植株,并且进行了TcXT4和TcXT5在烟草中的瞬时表达,结果表明这些候选基因在异源植物中的蛋白表达量均较低。（3）由于前期筛选的木糖基转移酶未能验证到目标活性,因此,扩大筛选范围,以拟南芥的糖基转移酶为检索序列,进一步挖掘候选基因。用目标底物10-去乙酰基紫杉醇（10-Deacetyltaxol,DAT）或目标产物7-木糖基-10-去乙酰基紫杉醇（7-Xylosyl-10-deacetyltaxol,7-XDT）分别处理红豆杉悬浮细胞,进行转录组测序筛选目标糖基转移酶。首次从红豆杉中鉴定出65个尿苷二磷酸糖基转移酶,将其与拟南芥的同家族成员聚类分为15个亚类,其中包括共有红豆杉和拟南芥家族成员的9个亚类和6个物种特异性的亚类。筛选到在目标底物DAT处理条件下体内表达量显著上调,而在目标产物7-XDT处理条件下显著下调的5个糖基转移酶全长基因:TmUGT34、TmUGT9、Tm GT1、Tm GT2和Tm GT3,其中TmUGT34（属于K亚类）差异最大。（4）为了进一步鉴定筛选出的糖基转移酶是否具有目标活性,在大肠杆菌Rosetta（DE3）菌株和84K杨中进行了目的蛋白的表达。84K杨中目的基因在转录水平高表达,仅在大肠杆菌获得可溶性目的蛋白,体外酶活反应未能检测到目标活性。而利用农杆菌介导的真空抽滤—瞬时转化红豆杉小苗的体内酶活检测发现,过表达TmUGT34基因能够显著提高植株体内目标化合物7-木糖基紫杉醇（7-Xylosyltaxol,7-XT）和7-木糖基-10-去乙酰基紫杉醇的含量,7-木糖基-10-去乙酰基紫杉醇C（7-Xylosyl-10-deacetyltaxol C,7-XDTc）及其它底物含量在两组中无显著变化,这表明TmUGT34具有紫杉烷7-木糖基转移酶的活性。这是首次在红豆杉中鉴定出紫杉烷7-木糖基转移酶。（5）对已鉴定的紫杉烷7-木糖基转移酶基因TmUGT34的启动子分析表明,MYB转录因子能够与其启动子区域序列结合。基于此,首次在红豆杉中鉴定了R2R3-MYB基因家族,最终获得了72个Tc MYB基因。系统发育分析表明这些R2R3-MYB蛋白序列与拟南芥中的R2R3-MYB转录因子聚类分为36个亚类。通过q RT-PCR检测发现Tc MYBs在红豆杉叶片、韧皮部、木质部和根部有不同程度的表达。对miRNA介导的Tc MYB基因转录后调控分析发现,有18个Tc MYB基因被miR858、miR159和miR828靶向。这些研究结果为进一步研究R2R3-MYB转录因子对7-木糖基紫杉烷类化合物生物合成的调控机制奠定了基础。综上,本课题研究结果为深入解析紫杉烷7-木糖基转移酶调控紫杉醇代谢的分子机制奠定了基础,为提高红豆杉中紫杉醇产量提供了新思路。