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硫是继氮、磷、钾之后第四大植物所必需的营养元素。外界环境中的SO42-通过植物根系进入植物体内进行还原同化作用,生成一系列重要含硫化学物质。这些含硫有机化合物参与植物体内重要的生理生化反应,对植物的生长发育以及抵御环境胁迫起重要作用。SO42-的吸收与转运是硫进入还原同化途径中的第一步,也是硫营养代谢的主要调控途径之一。植物体内硫酸根(S042-)的吸收与转运必需借助于硫转运蛋白(sulfate transporter,SULTR)。硫转运蛋白参与根系对外界环境中硫酸根(S042-)的吸收与转运。大豆(Glycine max(L.)Merr.)是一种重要的经济作物,为人类提供丰富的植物性蛋白。大豆蛋白氨基酸组分齐全,但是大豆的含硫氨基酸(Cys和Met)含量很低,限制了其营养价值。对GmSultr1;2b基因功能研究表明,该基因具有硫转运活性,且在根里特异表达,能够受到低硫的诱导。在这里,我们希望通过研究GmSultr1;2b基因的启动子的功能,了解GmSultr1;2b基因调控机制;通过酵母单杂交实验找出与GmSultr1;2b启动子互作的蛋白,找到硫代谢及其调控的分子机制,通过基因工程的方法调节硫代谢途径中SO42-的分布,为提高含硫氨基酸含量提供理论依据。本研究利用NCBI和Phytozome数据库中GmSultr1;2b基因序列信息,选取其上游2259bp序列作为候选启动子。通过在线预测分析启动子的调控元件发现该启动子具有真核生物启动子必须的核心元件TATA-box外,还含有激素应答元件ERE(乙烯响应元件)、ABRE(脱落酸响应元件)等,胁迫应答元件TC-rich repeats(干旱胁迫以及病虫害胁迫),AT-rich element(AT-rich的DNA与蛋白结合位点)和MYB等。利用PCR扩增得到启动子片段,并构建一系列表达载体。利用大豆瞬时表达验证启动子的启动活性,大豆瞬时表达后进行X-gluc染色,结果显示重组载体侵染的大豆显蓝色,说明GmSULTR1;2b启动子能够驱动下游GUS的表达。通过5’端和3’端删除分析实验证明预测的启动子的TSS位点正确。将重组载体p2179+69::GUS以及35S::GUS转化大豆,对转化的大豆毛状根染色之后,体视镜下观察阳性根的横切面,发现GUS主要在根毛、根表皮和中柱内表达,表明GmSULTR1;2b启动子主要在根毛、根表皮和中柱内表达。对转化的大豆毛状根进行硫诱导实验,结果显示低硫条件下GUS染色加深。为了定量检测启动子的驱动活性,对转化的毛状根以及硫诱导后的毛状根进行GUS酶活试验(GUS activity),从结果可以看出GmSULTR1;2b启动子的启动活性比CaMV35S启动子的启动活性弱,硫诱导实验表明,该启动子在低硫条件下其GUS活性比其在高硫条件下活性高,说明该启动子能够响应低硫诱导,这和GmSULTR1;2b基因的表达情况一致,暗示该启动子属于诱导型启动子。通过酵母单杂交实验,我们找出几个可能与GmSULTR1;2b启动子互作的转录因子,这为进一步了解硫调控指出方向,也为后期的进一步研究提供可靠的理论依据。