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魔芋（Amorphophallus）中因富含大量葡甘聚糖成为我国特色经济作物,大面积种植于西南地区,主栽种为花魔芋和白魔芋。多数植物中葡甘聚糖作为一种少量的多糖,是细胞壁的结构成分,而魔芋中葡甘聚糖大量合成且沉积于异细胞的液泡中,魔芋为研究细胞壁多糖葡甘聚糖合成和调控提供了一个理想模式系统。但在魔芋中,细胞壁是如何感知其多糖成员葡甘聚糖含量,什么信号指导在异细胞这一特定类型细胞中大量合成以及为何会被运输到液泡中,这方面的机制还未知。多肽信号分子（肽激素）是重要的受体介导细胞间信使,调节植物的防御和发育过程。快速碱化因子（Rapid Alkalinization Factor,RALF）是一种新型蛋白质家族,作为细胞生长的关键调节器,与各类受体协同作用于植物体各个生长发育阶段,并参与细胞完整性及调节细胞壁扩张。本研究从花魔芋球茎cDNA中克隆得到了三个AkRALFs家族基因,分别命名为AkRALF1、AkRALF4、AkRALF19,并进行了生物信息学和基因功能分析,主要取得了以下结果:1、AkRALFs基因克隆及生物信息学分析从花魔芋中成功克隆得到AkRALFs家族中AkRALF1、AkRALF4、AkRALF19基因,AkRALF1 CDS区全长为366bp,编码121个氨基酸;AkRALF4 CDS区全长为390bp,编码129个氨基酸;AkRALF19 CDS区全长为405bp,编码134个氨基酸。氨基酸序列结构分析,都含有N端的信号肽,3个基因编码的蛋白质均含有特有的四个高度保守的半胱氨酸残基、YISY基序及一对精氨酸残基（Arg-Arg;RR）保守二元位点结构。根据以分别从花魔芋cDNA和g DNA扩增得到的序列分析得知,3个基因结构均无内含子,符合植物RALF家族基因结构特点。亚细胞定位预测以及结合相关文献分析知,所得的3个AkRALFs家族基因可能均定位于细胞质膜上。同拟南芥RALF家族构建生物进化树分析得知,AkRALF4接近拟南芥AtRALF4基因,AkRALF1接近拟南芥AtRALF1基因,AkRALF19接近拟南芥AtRALF19基因。2、AkRALFs基因组织表达分析通过荧光定量PCR技术对AkRALF1、AkRALF4和AkRALF19基因的表达模式进行分析,结果显示AkRALF4整体在各个部位表达均呈现下降趋势;AkRALF1在球茎中表达呈现下降趋势,但其与整体呈现“倒S”型;AkRALF19在根中表达量呈现“倒S”型,但整体呈现下降趋势。种球茎衰减和新球茎形成期3个基因总体表达水平均高于其他时期且均在叶柄中表达量最高;叶和新球茎迅速生长期3个基因总体还是叶柄中表达量较高,AkRALF4其次表达部位为球茎,AkRALF1为根,AkRALF19为叶;新球茎继续膨大充实期AkRALF4和AkRALF19表达量最高的为球茎,AkRALF1为叶柄;球茎成熟休眠期地上部分生长陡降乃至趋于停滞,此时3基因均处于低表达水平,AkRALF4在叶片中几乎不表达。在最初快速生长周期中3个基因均处于高表达,尤其是在叶柄快速生长阶段。3、AkRALFs基因原核表达分析AkRALF1、AkRALF4、AkRALF19基因进行构建原核表达载体,原核表达分析得知,3个基因均能在大肠杆菌BL21（DE3）中诱导表达融合蛋白,其中AkRALF4和AkRALF1均能纯化出目的蛋白,AkRALF1蛋白能抑制拟南芥根生长。4、AkRALFs基因启动子克隆与活性分析通过FPNI-PCR技术进行扩增得到AkRALF1pro长度为1092bp,AkRALF4pro长度为941bp,AkRALF19pro长度1752bp。根据Plant CARE在线网站,对AkRALF1pro、AkRALF4pro、AkRALF19pro三个启动子序列进行分析,结果表明这3个基因的启动子除了含有常见的特征性启动子元件如TATA-box、CAAT-box等,均含有参与光响应、脱落酸反应、Me JA反应的顺式作用调节元件、参与干旱诱导的MYB结合位点等,其中AkRALF19pro特有参与低温响应的顺式作用元件。将克隆得到的全部启动子片段与p BI121载体进行重组获得GUS融合表达载体,转化拟南芥中后进行GUS染色。结果表明:克隆所得AkRALF1pro、AkRALF4pro和AkRALF19pro能驱动下游GUS报告基因的表达。5、AkRALFs基因异源超表达于拟南芥AkRALFs基因异源超表达于拟南芥中,获得纯合转基因株系OE-AkRALF1-1～OE-AkRALF1-5、AkRALF4-1～OE-AkRALF4-5、OE-AkRALF19-1～OE-AkRALF19-6。通过半定量RT-PCR（Semi-Quantitative RT-PCR）方法进行评估各株系间表达情况,筛选株系OE-AkRALF1-4、OE-AkRALF4-3、OE-AkRALF19-6进行后续实验。异源超表达转基因植物实验显示:OE-AkRALF1-4植株矮小且根系生长受阻侧根数减少,对盐胁迫的敏感性增加,能够抵消外源油菜素内酯对植物的影响,且对脱落酸更加敏感。OE-AkRALF4-3植株侧根增加;OE-AkRALF19部分株系植物莲座叶大且叶色深绿,抽薹时间推迟;两者均能够响应外源油菜素内酯的处理,但不能响应盐胁迫。