在植物漫长的演化过程中,蕨类植物是最早脱离水体束缚、最早适应陆地生态环境的维管植物,它产生了大量的黄酮类化合物来保护自身。黄酮类化合物是一类广泛存在于植物中的次级代谢产物,对于植物的自身防御和生理调节具有重要的作用。种子植物中黄酮类化合物代谢途径已研究的较为透彻,而作为黄酮含量较高的蕨类植物,其黄酮代谢途径尚不清楚。查尔酮异构酶（CHI）是黄酮代谢途径的关键限速酶之一,分为TypeΙ、TypeⅡ、TypeⅢ、TypeⅣ四个类型,具有不同的生物学功能。本实验室对红盖鳞毛蕨中CHI基因的类型和功能进行过初步研究,与文献中报道的种子植物中CHI基因存在差异,但其功能仍有待进一步研究,本文以红盖鳞毛蕨、拟南芥野生型及TT5突变型为实验材料,借助PCR技术克隆基因、真核表达载体构建、酶标仪测总黄酮含量以及盐胁迫生理实验等,对红盖鳞毛蕨查尔酮异构酶基因进行克隆和转基因真核表达分析,阐明红盖鳞毛蕨CHI基因的功能,揭示CHI基因的演化关系。本研究的实验结果主要有以下几个方面:（1）本研究应用Primer 5.0设计引物进行基因克隆,成功克隆到红盖鳞毛蕨3条查尔酮异构酶基因的全序列,DeCHI1的ORF全长651 bp,与种子植物的TypeⅠ和TypeⅡ在同一簇中;DeCHI2的ORF全长822 bp,与种子植物的TypeⅢ在同一簇中;DeCHI3的ORF全长873 bp,与种子植物的TypeⅣ在同一簇中。（2）对克隆得到的三条基因序列进行真核表达载体构建并侵染拟南芥野生型,获得转基因拟南芥WT纯合株系,观察生理特征,检测总黄酮含量以及进行盐胁迫生理实验,结果显示:（1）转DeCHI1、DeCHI2、DeCHI3基因的WT纯合株系的种子仍为深棕色,与野生型种皮颜色相同,转基因后对拟南芥野生型种皮颜色没有影响;（2）转DeCHI1、DeCHI2、DeCHI3基因的WT纯合株系均有提高植株及种子总黄酮含量的功能;（3）转DeCHI1、DeCHI2、DeCHI3基因的WT纯合株系种子的萌发率均产生了明显的下降,且呈现出相同的变化趋势,猜测转DeCHI1、DeCHI2、DeCHI3基因的WT纯合株系中对盐胁迫的抗性主要是拟南芥中CHI基因作用的。（3）对克隆得到的三条基因序列进行真核表达载体构建并侵染拟南芥野生型,获得转基因拟南芥TT5纯合株系,观察生理特征,检测总黄酮含量以及进行盐胁迫生理实验,结果显示:（1）三条基因中,DeCHI1可将TT5突变体嫩黄色种皮恢复成浅棕色,DeCHI2可将TT5突变体嫩黄色种皮恢复成深棕色,与野生型种皮颜色几乎相同,作用强于DeCHI1,DeCHI3几乎对TT5突变体种皮颜色没有影响;（2）转DeCHI1、DeCHI2、DeCHI3基因的拟南芥TT5纯合株系均提高了植株及种子总黄酮含量的功能,DeCHI2作用明显强于DeCHI1及DeCHI3;（3）转DeCHI1、DeCHI2基因的TT5纯合株系在盐胁迫下种子萌发率高,并且明显高于野生型拟南芥,说明转DeCHI1、DeCHI2基因后的拟南芥对盐胁迫的抗性比野生型拟南芥大;转DeCHI3基因的TT5纯合株系种子萌发率降低,但相对野生型及突变型种子的萌发率较高,说明DeCHI3基因对盐胁迫有一定的抗性,抗性程度小于DeCHI1、DeCHI2基因;转DeCHI13基因后的拟南芥对盐胁迫的抗性恢复到和野生型拟南芥CHI基因相近的水平。综上所述,红盖鳞毛蕨具有不同类型的CHI基因,其生物学功能也产生了分化,DeCHI1、DeCHI2均对种皮颜色有作用,DeCHI3没有;DeCHI1、DeCHI2、DeCHI3均能提高拟南芥植株及种子的总黄酮含量;DeCHI1、DeCHI2均对盐胁迫有抗性,DeCHI2出现了种子植物CHI基因中TypeⅢ所不具备的功能,这些都反映了蕨类植物CHI基因相对于种子植物较为原始的特点。