转化酶(Invertase,Inv)催化蔗糖不可逆的裂解形成葡萄糖和果糖,是植物降解蔗糖和决定光合产物库组织分配的关键酶。在橡胶树中,橡胶生物合成是以蔗糖为原料,在乳管中进行的。生理生化研究的证据已经证实:胶乳转化酶定位于细胞质胞液,最适酶活pH值为7.25-7.40,属于中性/碱性转化酶,是调控胶乳(橡胶)蔗糖代谢和影响橡胶产量的关键酶。但是,在分子水平上对该酶的研究还相当匮乏。因此,克隆中性/碱性转化酶家族基因,了解其表达调控特点,并研究它们与乳管蔗糖降解以及与橡胶产量的关系具有重要的理论意义和应用前景。　　 本论文首次对巴西橡胶树中性/碱性转化酶基因进行了克隆,并对其表达特性进行了系统分析,并探讨了这些基因可能的生物学功能。本文主要研究结果如下:　　 1.根据不同植物转化酶氨基酸序列的保守区段设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术,从橡胶树胶乳中克隆了两个转化酶基因的全长cDNA,分别命名为HbNIN1和HbNIN2,序列已提交GenBank(GU573728和GU573727)。HbNIN1和HbNIN2均编码577个氨基酸:生物信息学分析表明,这两个基因的编码蛋白均为中性/碱性转化酶,含有植物中性/碱性转化酶典型的十二个保守结构域:亚细胞定位预测显示,HbNIN1很可能定位于胞液,而HbNIN2可能定位于胞液或叶绿体。　　 2.克隆了HbNIN1和HbNIN2的基因组,序列分析显示它们都包含4个外显子和3个内含子;构建了HbNIN1和HbNIN2基因的原核表达载体,并实现了在E.coli中的高效表达;活性测定显示,HbNIN2基因的原核表达产物具有明显的中性转化酶活性,并且最适活性pH值在7.0左右,但未检测到HbNIN1基因的原核表达产物具酶活性。　　 3.利用实时荧光定量PCR表达分析,研究了两个HbNIN基因的表达特性。在正常割胶橡胶树不同组织(胶乳、树皮和叶片)中的表达比较显示,HbNIN1和HbNIN2均在胶乳中的表达量最高;在未开割树中,伤害和割胶均可诱导HbNIN2基因上调表达,而下调HbNIN1基因的表达,并且在第一次割胶的胶乳样品中HbNIN1基因的表达丰度远高于HbNIN2基因,但随割胶刀次的增加,HbNIN1基因的表达不断下降,而HbNIN2基因的表达不断增加,在产量稳定的正常割胶树中,两个基因的表达丰度相近;在所测定的七种植物激素(或生长调节剂)中,HbNIN2基因的表达显著受甲基茉莉酸(JA)、脱落酸(ABA)和水杨酸(SA)诱导;而HbNIN1被JA抑制、受SA诱导,但受诱导的效果不如HbNIN2明显,乙烯利(ET)对HbNIN1和2两个基因的表达均有诱导作用,但不如前面三种激素那么显著;两个基因在不同橡胶树品系(热研8-79、热研7-33-97和PR107)间表达水平有差异,在PR107中最高,热研8-79中其次,而在热研7-33-97中最低;两个基因在PR107品系不同产量单株间的表达存在明显差异,并且表达水平与产量正相关。　　 4.利用Genome Walking的方法获得了巴西橡胶树1373bp的HbNIN2的5’调控序列,分析表明该序列中含有两个真核生物典型的核心启动子区域(414-464bp和1187bp-1237bp),同时该序列中还包含多种功能调控元件,且部分顺式作用调控元件的功能已经在HbNIN2基因表达分析中得到了验证。　　 本文研究,首次获得了两个橡胶树胶乳转化酶的编码基因,并较为系统的研究了它们的表达调控特性。研究发现这两个转化酶基因均编码中性/碱性转化酶,它们的表达受多种因素调控;在未开割的橡胶树中,HbNIN1基因可能在控制胶乳蔗糖代谢中发挥主导作用;而在正常开割树中,HbNIN1和2基因可能共同参与胶乳蔗糖代谢的调控。本文结果,对进一步明确控制乳管蔗糖代谢的关键转化酶基因及其在胶乳再生调控和胶乳产量调控中的作用奠定了良好基础,具有理论意义和应用前景。