O-乙酰丝氨酸（硫醇）裂解酶（OASTL）是一类在硫元素同化代谢中具有重要作用的酶类,在半胱氨酸合成的最后一步起着关键的催化作用。近年来,植物中OASTL的功能逐渐被解析,除了半胱氨酸合成酶之外,它们还在硫代半胱氨酸的合成,硫化氢的生成以及去氰毒过程中起作用。目前在植物中,仅在拟南芥中有关于这一类酶的详细报道,此外,在番茄和油菜等双子叶植物中也有对个别OASTL家族成员的功能研究,但是在单子叶植物中几乎未见对OASTL家族基因功能的报道。谷子是一种具有抗旱性、强适应性以及高光效的谷类作物,被视为极具有潜力的单子叶模式植物。因此,本研究以晋谷21号（Setaria italica）为材料,通过分子生物学,生物信息学和生理生化等技术方法对谷子OASTL家族三个蛋白的功能进行多层次的研究分析,为更深入了解谷子OASTL家族其它蛋白以及单子叶植物OASTL蛋白的功能与作用机制提供理论基础。下面是本文的主要实验结果:1.基因克隆和序列分析:通过PCR技术获得三个谷子OASTL家族基因的编码序列,并分别命名为Si-OASTL7、Si-OASTL9和Si-OASTL10。通过生物信息学的方法对三个基因进行分析比较,结果显示,Si-OASTL7、Si-OASTL9和Si-OASTL10的编码区长度分别为807 bp、858bp和855 bp;编码蛋白长度分别为268、285、284个氨基酸。通过序列同源比对和系统进化分析,发现谷子具有OASTL蛋白家族成员的保守序列,但在进化上,它们同拟南芥等双子叶植物OASTL蛋白亲缘关系较远,相反它们存在于一个特异于单子叶植物的OASTL蛋白亚支。2.谷子OASTL蛋白的体外表达:用限制性内切酶将载体pMD-18T-SiOASTL7、pMD-18T-SiOASTL9和pMD-18T-SiOASTL10酶切,并将产物重组到p-Cold表达载体,之后转化大肠杆菌DH5α,得到重组载体p-Cold-SiOASTL7、p-Cold-SiOASTL9和p-Cold-SiOASTL10,进一步通过菌液PCR和双酶切鉴定证明重组载体构建成功,然后将3个重组质粒转化进表达菌株BL21（DE3）中。将以上构建好的三个表达载体用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）进行诱导,确定最终的诱导条件为0.2 mmol/L的IPTG、16℃条件下过夜诱导。通过Ni柱亲和层析纯化得到Si-OASTL7、Si-OASTL9和Si-OASTL10的体外表达蛋白。杂蛋白与目的蛋白的最佳洗脱浓度分别是200mmol/L和500 mmol/L。3.蛋白酶活分析:对纯化所得到的三个蛋白进行酶活分析,实验结果表明:在Si-OASTL7、Si-OASTL9和Si-OASTL10这三个蛋白中,只有Si-OASTL9同时具有催化半胱氨酸和硫代半胱氨酸合成的能力,而Si-OASTL7和Si-OASTL10在生成H₂S、半胱氨酸以及硫代半胱氨酸的过程中均没有活性。4.三个基因的表达模式分析:通过qRT-PCR检测了Si-OASTL7、Si-OASTL9和Si-OASTL10在谷子各个器官组织中的表达水平,以及高盐、干旱和重金属镉（Cd）胁迫处理后三个基因的表达水平变化。结果显示,在谷子的各个组织器官中三个基因均有表达,其中叶片中表达水平最高;在干旱和高盐的胁迫条件下,三个基因的表达量均有显著的升高,并在处理9h时表达水平达到最高;但在Cd胁迫处理下,只有Si-OASTL9的表达水平显著上调,另外两个基因没有变化。综上所述,本实验通过生物信息学手段对谷子OASTL家族基因进行了初步分析,完成了三个Si-OASTL基因的克隆与原核表达载体的构建,并进行了蛋白的体外表达,纯化与酶活分析;此外,还分析了这3个Si-OASTL基因在植株生长发育的不同组织和胁迫条件下表达水平的变化,为谷子中OASTL家族蛋白功能的进一步分析奠定了基础。