芥子油苷(glucosinolates, GS)是十字花目植物中特有的次生代谢产物，在模式植物拟南芥和许多十字花科蔬菜中广泛存在。黑芥子酶(β-thioglucosideglucohydrolase,TGG)可以通过剪切芥子油苷上的硫-葡萄糖苷键来降解芥子油苷。黑芥子酶-芥子油苷系统在植物响应昆虫和病原菌等生物胁迫中发挥重要作用。黑芥子酶和芥子油苷分别储藏在植物的不同细胞或同一细胞的不同区域，当植物受到机械损伤或病虫侵袭时，底物和酶接触，芥子油苷被降解成多种具有生物活性的物质。这些降解产物中有些具有直接的抗菌活性，可对昆虫及病原菌表现出较强的毒害作用，也有些降解产物可作为信号分子启动植物其它防御机制如细胞壁胼胝质的累积和细胞程序性死亡。此外，拟南芥中的黑芥子酶TGG1，在保卫细胞中含量十分丰富，且参与脱落酸(Abscisic acid，ABA)诱导的气孔关闭过程。这暗示黑芥子酶及其降解产物可在气孔运动的调控中起重要作用。然而，由TGG1介导的芥子油苷降解具体参与哪些与气孔有关的生理过程，及其对植物生长发育的影响都尚不明确。
　　西兰花(Brassica oleracea var. Italica)是一种营养价值极高的十字花科蔬菜，芥子油苷含量十分丰富，其降解产物对人类具有很强的抗癌活性，对于植物自身则是重要的防御性物质，对西兰花芥子油苷的降解进行深入探讨具有重要意义，但目前西兰花中有关黑芥子酶的研究十分有限。本研究以实验室前期西兰花转录组测序结果为参考，在西兰花中克隆了TGG1的同源基因，命名为BoTGG1。将BoTGG1在拟南芥中过量表达，获得了转基因植株35S::BoTGG1,主要表型如下：(1)35S::BoTGG1中的黑芥子酶活性显著提高，脂肪族芥子油苷的含量明显下降，吲哚族芥子油苷含量几乎不变，说明BoTGG1可以降解脂肪族芥子油苷；(2)35S::BoTGG1植株对细菌性病原菌丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000，Pst DC3000)的抗性显著增强。在PstDC3000侵染后，与野生型相比，过表达BoTGG1可加速气孔关闭过程，并且抑制气孔的重新打开从而阻止病原菌的进入。(3 )35S::BoTGG1对ABA和水杨酸(Salicylic acid，SA)诱导的气孔关闭过程更敏感，但对吲哚-3-乙酸(Indole-3-acetic acid，IAA)抑制的气孔关闭过程不敏感，说明这些激素信号通路可能参与了BoTGG1调控的气孔防御过程。(4)除提高抗病性外，35S::BoTGG1植株还表现出开花延迟现象，导致了植物营养生长时间的延长，显著增加了地上部位和根系的生物量。(5)过表达BoTGG1延迟开花是通过促进开花抑制因子FLC的表达从而抑制开花关键基因FT和SOC1的表达来实现的。
　　为了进一步探讨BoTGG1在西兰花中的生理功能，我们通过两种方法对BoTGG1的表达特性进行了分析。首先构建了BoTGG1启动子驱动GUS(β-glucuronidase)基因表达的植物表达载体，并将其转入拟南芥，根据GUS信号观察BoTGG1的表达情况；同时我们还利用实时荧光定量PCR的方法对BoTGG1在西兰花中的表达模式进行了分析。两种方法得到的结果表现出较高的一致性，BoTGG1在植物的地上部位具有较强的表达。在用不同胁迫处理时，茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate ， MeJA )、赤霉素(Gibberellin )、乙烯前体(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid ， ACC )和SA均能诱导BoTGG1的表达，而ABA则能降低BoTGG1的表达；盐、紫外线(Ultraviolet，UV)、flg22(Flagellin22)上调了BoTGG1的表达。这些结果表明BoTGG1响应病原菌和多种激素信号途径，并且可能在非生物胁迫中起到一定作用。
　　综上所述，我们的研究结果证明了黑芥子酶BoTGG1在与植物抗病相关的气孔防御反应中扮演着重要的角色，其防御过程可能有多种激素信号途径的参与。黑芥子酶介导的芥子油苷降解除了与抗病性密切相关，还参与调控植物开花时间，且影响植株的生物量。