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大豆（Glycine max（L.）Merrill）作为一种重要的经济作物,为人类提供了优质蛋白及油脂。然而多种虫害严重影响大豆的产量和品质。作为一类新发现的植物激素,茉莉酸在植物多种胁迫的防御反应中起重要作用,尤其是生物胁迫。丙二烯氧化物环化酶是茉莉酸合成途径的关键酶,决定了茉莉酸的天然立体异构型。本研究从大豆中克隆了6个AOC同源基因,分布于1、2、8、13、18、19号染色体上。6个AOC同源基因的开放阅读框长度从759bp到771bp不等,编码253-257个氨基酸。6个蛋白分子量均在28千道尔顿左右,蛋白等电点从8.75到9.23。根据家族的进化关系,将6个AOC蛋白分成3个亚家族,相似性从78%到94%。分析氨基酸序列,发现6个AOC蛋白均包含高度保守的p折叠和N端叶绿体转运肽结构。亚细胞定位实验显示AOC蛋白均定位于叶绿体。进化选择压分析结果表明：GmAOCl, GmAOC2, GmAOC3 和 GmAOC4受到正选择作用,而GmAOC5和GmAOC6符合中性进化。同时克隆6个AOC同源基因的启动子并对顺式作用元件进行分析,除了发现一些转录必须的基本元件如TATA-box, CAAT-box以外,6个启动子序列中还包含一些能够响应盐、高温、乙烯、水杨酸的顺式作用元件,以及富含TC的重复元件。荧光定量PCR结果显示6个大豆AOC基因表达具有组织特异性。6个AOC基因中只有GmAOCl在种子中有微量表达,其余的基因在种子中未检测到表达。GmAOC2 和 GmAOC5分别在根和茎中有较高表达,GmAOC3是唯一在叶中高表达的基因,而GmAOC4 和 GmAOC6在所有组织中表达均很微弱。此外,6个AOC基因在不同胁迫处理下的表达也呈现差异性。斜纹夜蛾啃食诱导后,GmAOC3快速响应,并其表达在最短时间内达到峰值。而在盐胁迫和干旱胁迫中,GmAOC1和GmAOC2分别在最短时间内上调到最高水平。氧化胁迫显著诱导了GmAOC5的表达,而GmAOCl表达量反而下降,其余4个基因表达没有明显变化。GmAOC3基因能够快速响应斜纹夜蛾的取食诱导,AOC基因与植物抗虫性之间的关系非常值得进一步深入研究。结合转基因技术获得过表达GmAOC1, GmAOC3和GmAOC5基因的转基因烟草,并通过昆虫饲喂试验来评价抗虫性的提高。在斜纹夜蛾自由取食试验中,与野生型烟草相比,过表达GmAOC1和GmAOC3的转基因烟草叶片损失明显较少,斜纹夜蛾更多的取食了野生型烟草叶片。而在饲喂斜纹夜蛾试验中,与野生型烟草相比,过表达GmAOC1和GmAOC3的转基因烟草叶片损失也明显较少,且以过表达GmAOC1 和 GmAOC3的转基因烟草叶片为食的斜纹夜蛾相对生长率明显下降。通过扫描电镜观察发现,与野生型烟草相比,过表达GmAOC1和GmAOC3的转基因烟草叶片茸毛显著增加。QRT-PCR结果显示,过表达GmAOC1和GmAOC3的转基因烟草的可诱导型胰蛋白酶抑制剂基因和烟碱合成关键酶基因的表达显著上调。对过表达GmAOC1和GmAOC3的转基因烟草的苯丙氨酸解氨酶酶活,多酚以及茉莉酸含量进行分析,结果均高于野生型烟草相应水平。在过表达GmAOC1和GmAOC3的转基因烟草的挥发物中发现了11种含量增加且与抗虫相关的植物挥发物。过表达GmAOC5的转基因烟草抗虫性没有提高,且未出现上述形态和生理指标的变化。以上结果表明过表达GmAOC5和GmAOC3基因提高了转基因烟草的抗虫性,本研究为植物的抗虫分子育种提供了候选基因及理论支持。