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马铃薯(Solanum tuberosum L.)是仅次于水稻、小麦、玉米之后的第四大粮食作物。块茎是马铃薯的繁殖器官,也是产品器官。研究马铃薯块茎形成的调控机制,不仅具有理论价值,而且对马铃薯的产量提高具有指导意义。马铃薯块茎形成是一个复杂的生物学过程,并受内在因素及外界因素的调控。外部因素包括光照、温度、氮水平等；内部因素包括光敏色素、转录因子、植物激素等；研究发现,外源ABA后可促进马铃薯块茎发育,提高马铃薯产量；在微型薯诱导过程中,加入外源ABA可显著增加微型薯的数量。9-顺-环氧类胡萝卜素加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)是植物内源ABA生物合成的关键酶,PYL是最新发现的一种ABA受体蛋白,在ABA信号转导过程中起着重要的作用。本研究从马铃薯中克隆了StNCED1、StNCED2、StPYL1和StPYL8基因,并通过构建StNCED2过表达转基因马铃薯植株,初步分析了StNCED2在块茎形成的作用,主要研究结果如下：1)采用RT-PCR方法从马铃薯栽培品种’Desiree’中克隆了StNCED1和tNCED2 cDNA序列,5StNCED1基因的ORF长度为1812 bp,编码603个氨基酸。StNCED2基因的ORF长度为1743 bp,编码580个氨基酸。结构分析显示：StNCED1含有5个α螺旋、12个p折叠；StNCED2蛋白含有5个α螺旋、16个β折叠；StNCED1和StNCED2蛋白同属于PLN02258家族,该家族主要编码9-顺-环氧类胡萝卜素加氧酶蛋白。进化分析发现,StNCED1与赭黄茄SoNCED进化亲缘关系最近,StNCED2与烟草NtNCED3的进化亲缘关系最近。在块茎发育的前期起始和延伸阶段能检测到StNCED1表达,膨大到成熟阶段,几乎检测不到StNCED1表达；在块茎发育的整个阶段,从起始到成熟阶段,均能检测到StNCED2表达,并且在延伸阶段表达量明显高于其它时期。2)采用RT-PCR方法从马铃薯品种’Desiree’中克隆了StPYL1和StPYL8 cDNA序列(GenBank登录号：KJ660844, KJ660845)。StPYL1基因cDNA开放阅读框长度为696 bp,编码一个由231个氨基酸残基组成的蛋白；StPYL8基因cDNA开放阅读框长度为561 bp,编码一个由186个氨基酸残基组成的蛋白。结构分析显示：StPYL1含有3个α螺旋、3个β折叠；StPYL8蛋白含有2个α螺旋、4个β折叠；二者均含有START-like结构域；蛋白三级结构比较显示,StPYL1与拟南芥AtPYL1、StPYL8与拟南芥AtPYL9相似。系统进化树分析发现,StPYL1与苜蓿MtPYR1、StPYL8与拟南芥AtPYL8亲缘关系较近。组织表达分析表明,StPYZ1和StPYL8在茎叶中均有表达,StPYL1在茎中表达最高,StPYL8在叶中表达强于茎。StPYL1和StPYL8在马铃薯块茎中都有所表达,但整个块茎发育阶段StPYL8表达量高于StPYLl。外源ABA处理诱导StPYL1和StPYL8上调表达,盐和干旱胁迫对StPYL8表达的影响大于对StPYL1的影响。3)使用pCAMBIA1304载体,构建了StNCED2基因的过表达载体pCAMBIA1304-StNCED2,通过农杆菌浸染法转化马铃薯,经PCR检测获得了7株过表达植株。组织表达分析表明,与野生型对照相比,StNCED2在转基因植物中叶片、茎和块茎的不同发育阶段表达量显著增加；转基因株系叶片中的内源ABA含量与野生型相比显著增加；块茎产量分析显示,过表达转基因株系单株结薯数量与对照相比有明显增加。