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铁皮石斛是一种名贵的中药材，以茎入药，茎中富含具有生物活性的多糖，含量最高可超过40％。铁皮石斛多糖主要的组成单糖为甘露糖和葡萄糖。本研究围绕GDP-甘露糖和甘露聚糖的合成而展开，并取得以下的研究成果: 1、铁皮石斛茎表皮为金黄色的角质层，茎中分散有大量的维管束。为了研究铁皮石斛多糖的储存方式，对铁皮的茎段进行半薄切片观察，经PAS染色后，发现铁皮石斛茎中含有大小不等、形状各异的薄壁细胞，部分薄壁细胞中含有大量的多糖，这些多糖主要以颗粒形式存在。超薄切片观察结果发现，这些颗粒状多糖储主要存在于质体内，颗粒大小不一。 2、通过RACE和RT-PCR的方法，克隆了铁皮石斛磷酸甘露糖变位酶基因(DoPMM)和两个GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因（DoGMP1和DoGMP2），这3个基因的cDNA序列已提交NCBI，其登陆号分别为:KF195558、KF195559和KF195560。生物信息学分析结果表明，DoPMM编码的蛋白具有PMM家族成员共有的cap domain和core domain;含有4个PMM家族共有的保守motifs，这4个motifs协同作用催化甘露糖-6-磷酸和甘露糖-1-磷酸互变。qRT-PCR分析结果表明，DoPMM在根茎叶花中均有表达，但在茎中的表达量最高。分别构建DoPMM和DoGMP1亚细胞定位载体，并在拟南芥的叶片原生质体中瞬时表达，结果表明，DoPMM和DoGMP1蛋白均定位在细胞质中。分别构建DoPMM和DoGMP1超表达载体转化拟南芥进行功能验证，结果表明，与野生型拟南芥相比，35S∶DoPMM和35S∶ DoGMP1转基因株系中的抗坏血酸和多糖含量显著升高，说明DoPMM和DoGMP1与抗坏血酸和多糖合成代谢有关。在含150 mMNaCl的1/2 MS培养基上，35S∶ DoGMP1转基因种子的萌发率更高，植株长势更好，说明DoGMP1可提高植物的抗逆性。 3、通过转录组测序与分析，建立铁皮石斛转录组数据库。该数据库含有1030个carbohydrate-active unigene，其中糖基转移酶(GT)类424个、糖基水解酶(GH)类405个、碳水化合物酯酶(CE)类150个。424个GT unigene分别属于34个GT家族，但主要集中在GT1(70个)、GT2（65个）和GT41（70个）3个家族。同时参与合成GDP-甘露糖、UDP-半乳糖、UDP-葡萄糖和ADP-葡萄糖通路上的基因，以及编码UDP-Gal/Glc transporter、GDP-mannose transporter和UDP-Galtransporter3种转运蛋白的基因在数据库中都能被成功检测到。 根据铁皮石斛多糖的变化规律，建立多糖含量最低时期(S1)、多糖快速积累时期(S2)、多糖含量最高时期(S3)和多糖含量快速下降时期(S4)4个表达谱数据库。从S1-S4库中，共发现21426个差异表达基因(DEG)。在此基础上，筛选并克隆了DoCSLA1(KM980199)、DoCSLA2(KM980200)、DoCSLA3(KP003920)、DoCSLA4(KM980201)、DoCSLA5(KM980202)、DoCSLA6(KF195561)、DoCSLA7(KP205040)和DoCSLA8(KP205041)等8个甘露聚糖合成相关基因，这些基因都属于CesA超家族中CSLA家族的基因，含有CesA超家族的保守结构域和保守D，D，D，QXXRW motifs。表达模式分析发现，除DoCSLA1和DoCSLA2外，其它基因在茎中表达量最高，与多糖含量和甘露糖含量变化相一致。PEG和NaCl胁迫处理结果发现，DoCSLA3在PEG处理下相对表达量下调，而在盐胁迫处理下相对表达量显著上调;其余基因除DoCSLA4基因外，其它基因的表达均可被这两种逆境所诱导。 DoCSLA6的基因组DNA序列从起始密码子到终止密码子全长有7232 bp，含有9个外显子和8个内含子。利用Tail-PCR技术获得DoCSLA6的启动子序列，元件分析表明含有多个逆境胁迫响应元件。构建DoCSLA6超表达载体并成功转入拟南芥中，检测结果表明转基因株系中的多糖含量比野生型的高，说明DoCSLA6参与了多糖的合成过程。