蔗糖合酶(SUSy)是广泛存在于植物中的一类参与蔗糖代谢的糖基转移酶,目前的研究表明该酶在植物碳源分配中起到关键作用,参与到淀粉合成以及纤维素的合成等代谢过程。水稻中蔗糖合酶包含6个同源蛋白,分别由6个同源基因编码。目前,尚没有针对水稻蔗糖合酶基因OsSUS家族的具体研究,尤其是家族中各基因的具体功能。本文通过在水稻中超表达内源OsSUS基因,初步确定水稻OsSUS基因家族各基因的功能。主要结果如下:1.蔗糖合酶参与调控水稻稻谷中淀粉的积累ZH11背景下超表达OsSUS基因,成熟期收获水稻谷粒,测定其千粒重,发现相对于对照,各个基因的超表达转基因株系水稻稻谷千粒重都有显著增加,增加幅度在3.7%-18.3%之间,且都达到极显著水平(P<0.01)。另外,选择S3(pUbi:OsSUS3)转基因株系为例,其糙米和颖壳分别增加了 1.00 g和0.84 g。超表达OsSUS后,水稻谷粒的粒形发生变化,发现谷粒粒长显著增加,粒宽基本不变,粒宽不变或略有减少。总体来看,超表达OsSUS后,促进了水稻稻谷中淀粉积累进而使得谷粒变大。2.蔗糖合酶参与调控水稻茎秆中纤维素合成ZH11背景下超表达OsSUS基因后,转基因株系抗倒伏能力均有不同程度的提高。另外,水稻茎秆晶体纤维素显著提高,增幅在0.5%～16.2%之间,除S1(pUbi:OsSUS1)株系增加较少外,其他株系的增加都达到显著水平(P<0.05)。综合来看,可能是超表达OsSUS基因后,为茎秆中纤维素合成提供了更多的底物UDPG,加强了茎秆机械强度,进而提高了抗倒伏能力。3.水稻OsSUS基因可能不具备累积效应另外,在已经超表达OsSUS3的转基因植株F12背景下,进一步对家族其他同源基因超表达,分别测定了转基因株系在千粒重和茎秆晶体纤维素上的表现。结果显示并无明显变化,说明,水稻蔗糖合酶同源基因在功能上相似,同源基因间不存在累积效应或效应很微弱。同时超表达两个基因,转录和翻译产物已基本达到饱和状态。甘蔗属三大类植物甘蔗、割手密和斑茅同为C4植物,具备较大的生物量,是很有应用前景的能源植物。探讨该属内植物秸秆细胞壁结构特点以及酶解产糖效率,对于筛选优质的生物能源材料和特定的遗传改良具有积极的指导意义。本文选取甘蔗属3个种甘蔗、割手密和斑茅,每个种2份材料,共6份材料。通过3种化学预处理NaOH、H2S〇4和CaO预处理和一种物理预处理LHW预处理后,来探讨各预处理最适的酶解产糖条件。得出以下结果:(l)NaOH最适的预处理浓度为4%(W/V);(2)H2SO4最适预处理浓度为1%(V/V);(3)CaO最适预处理浓度为10%(W/W);(4)LHW预处理最适处理时间为4 min。各组内高(H)低(L)材料之间酶解效率在各预处理条件下均存在较大差异。组间的比较发现,除了LHW预处理略有不同外,酶解产糖效率高低顺序为:甘蔗瘡>斑茅>割手密。另外,不同预处理条件之间,酶解产糖效率都存在较大差异,高低顺序为:碱预处理(NaOH/CaO)>H2SO4预处理>LHW预处理。对甘蔗属材料的细胞壁结构特点,纤维素聚DP/CrI和木质素单体的研究发现,各组内,纤维素DP、CrI和木质素单体S/G都相对较低的材料,其降解效率较高。这与其他物种如杨树、水稻、芒草中的研究得出的规律相符,即这3种细胞壁结构特点是决定木质纤维素降解的负因子。