烟草打顶通过去除烟株生殖器官解除顶端优势,使光合产物等同化物质更多地向烟叶内分配,进而增加烟叶内生物量和烟碱等次生代谢物含量,从而提高烟叶产量和质量。同时,打顶后烟草发生如激素平衡发生改变、根系发育受到刺激、烟碱等次生代谢产物合成增加等一系列生理响应过程。烟草AER最早被发现是一个生长素与乙烯的信号交叉效应标志蛋白,前期转录组数据分析发现烟草打顶后NtAER基因的表达明显上调,表明其可能是在烟草打顶响应过程中发挥功能的基因。为了对该基因在烟草打顶响应中的功能进行分析,在K326烟草中克隆NtAER基因,初步研究其生物学功能,研究结果如下:(1)从K326烟草中克隆得classification of genetic variants到NtAER基因,生物信息学分析发现,序列全长1745 bp,无内含子,编码区全长1398 bp,能够编码465个氨基酸,其中第164到168位氨基酸和第407位到411位氨基酸分别是BAHD酰基转移酶家族的两个典型保守序列HXXXD和DFGWG,因此认为NtAER属于烟草BAHD家族,此外,第328位到331位氨基酸为BAHD酰基转移酶家族分支Ⅰ中的特征结构域YFGN,表明该蛋白可能与花青素和黄酮类物质酰基化相关。(2)从K326烟草中克隆得到NtAER基因的启动子,对启动子序列进行分析发现,其具有大量参与激素应答和胁迫响应的顺式作用元件,如响应IAA诱导的TGA-element、响应乙烯诱导的ERE、响应脱落酸诱导的ABRE、响应Me JA诱导的MYC、响应干旱诱导的MBS、响应低温诱导的LTR、响应逆境胁迫的MYB等顺式作用元件,同时还具有A-box、TATA-box等植物中常见的顺式作用元件,表明NtAER的表达可能受到激素信号传导与非生物胁迫的调控。(3)构建p MDC43-GFP-NtAER载体,瞬时转化到本氏烟中进行亚细胞定位,利用Nikon A1R HD25激光共聚焦显微镜观察,发现NtAER定位于细胞质中。(4)在烟草中对NtAER基因进行表达特性分析,发现不同时期的根茎叶中NtAER均有表达,但主要表达在烟草的根部;打顶、IAA、乙烯、ABA、Me JA和H_2PR-171 NMRO_2处理均能上调NtAERDolutegravir molecular weight表达,打顶能够引起烟株体内IAA、JA、乙烯等多种激素的变化,说明NtAER响应打顶调控的过程可能与这些信号途径有关。(5)为了对NtAER的功能进行研究,构建了过表达和沉默载体,并利用农杆菌叶盘转化法获得过表达和沉默效果良好的转基因植株。初步对转基因烟株进行分析,发现NtAER能够参与烟草打顶调控类黄酮物质代谢及防御过程。综上所述,NtAER是一个响应烟草打顶的基因,打顶能够通过IAA、JA、乙烯等多种激素和活性氧信号调控NtAER的表达,NtAER能够参与烟草打顶调控的类黄酮物质代谢及防御过程。