URO基因属于植物特有的C2H2基因家族,是可以调控植物体内内源生长素动态平衡的转录调控因子。本实验室前期研究结果表明,在拟南芥中,URO基因过量表达可以使植物体内的自由态生长素明显升高,而氨基结合态生长素含量明显下降,进而出现一系列的生长素过量相关的表型特征,例如,顶端优势减弱、植株矮化以及侧枝数增加等。为了充分的研究URO基因的功能及其保守性,我们利用根癌农杆菌介导的方法将拟南芥URO基因转入烟草,获得URO基因烟草过量表达转化子。结果发现,URO基因烟草转化子的表型与拟南芥uro突变体有许多相似之处,包括顶端优势丧失、植株矮化、叶片加厚且卷曲、花型异常、育性下降,光合效率增强等。本研究在前期对于URO基因烟草转化子的表型初步分析的基础上,继续进行转化,扩大了转基因群体,并进一步观察研究了转化子的表型和生理特性,以及基因表达情况。结果发现,URO基因烟草转化子的开花时间推后,衰老延迟。进一步的研究发现转化子体内叶绿素含量明显增多,光合系统Ⅰ和光合系统Ⅱ的效率都增强、叶片细胞明显增大。通过流式细胞仪检测,发现URO基因烟草转化子叶片细胞的多倍体细胞的比例增高。将能够反应生长素信号的pGH3-GUS构建转化URO基因烟草转化子,转化子体内的生长素信号明显强于空载对照,转化子离体叶片经过一周左右的体外培养有不定根出现。因此URO基因的过量表达同样可以导致烟草转化子体内的生长素浓度增强。以上结果说明URO基因的功能在高等植物中有一定的保守性,可以用来进行与生长素含量相关研究和改造工作。另外,转化子的表型暗示URO基因的功能可能与细胞内复制和细胞分裂的调控有关,URO基因的过量表达又可以保持植物叶片较高的光合效率状态,具有一定的应用前景。在本实验室前期工作的基础上,我还对URO基因的可能下游基因URODOWNSTREAM1(UD1)进行了研究。利用构建启动子加报道基因,原位杂交等方法,确定了UD1基因的表达时空特异性。证明了该基因的表达特征与URO基因有较密切的联系。同时,构建了UDl基因过量表达的转化子,并对从Arabidopsis Biological Resource Center获得的T-DNA插入突变体进行了鉴定和初步分析。所有结果都进一步支持UD1是URO基因的下游基因。