赤霉素(gibberellin)是一类在植物生长发育过程中起关键调控作用的植物激素，主要影响种子萌发、叶的伸展、茎伸长、分枝、花和果实的发育等过程，尤其是在成花转变中起着重要的调控作用。小桐子(Jatropha curcas)是大戟科多年生木本油料植物，其种子含油率高达40％，是加工生产生物燃油的优质原料。然而，小桐子营养生长过于旺盛，且开花习性不稳定，导致种子产量低。本研究通过对小桐子赤霉素合成酶基因GA3-oxidase(GA3ox)和降解酶基因GA2-oxidase(GA2ox)进行克隆和功能分析，通过增加或降低小桐子内源具有生物活性的赤霉素含量，从而调控小桐子的生长发育过程，为采用转基因方法培育小桐子高产优良品种奠定基础。本研究的主要结果如下:　　1.小桐子JcGA3oxs基因家族一共有3个成员，分别命名为JcGA3ox1、JcGA3ox2和JcGA3ox3。小桐子JcGA2oxs基因家族一共有5个成员，分别命名为JcGA2ox2、JcGA2ox4、JcGA2ox6、JcGA2ox7和JcGA2ox8。两个基因家族成员的表达模式均存在一定的差异性。JcGA3ox1的主要表达部位是成熟叶片和授粉后10天的幼果，在根和幼叶以及花器官组织，如花序芽、雌雄花中表达量较低，而且在茎和茎尖中几乎检测不到。JcGA3ox2的主要表达部位是成熟叶、雌花和雄花，在根和茎中表达量相对较低，而在茎尖、幼叶、花序芽和授粉后10天的幼果中表达量很低。JcGA3ox3在根、成熟叶和授粉后10天的幼果中表达量最高，在茎、幼叶、花序芽、雌花和雄花中表达量相对较低，在茎尖中的表达量最低。我们实验室前期做了有关JcGA2oxs基因家族各个基因的表达谱分析，并且我们利用35S启动子分别驱动这5个同源基因，转化小桐子植株，分别获得了转基因小桐子。在组织培养阶段，这5个基因均表现出功能冗余，表现出类似的表型特征，因此我们选取JcGA2ox6进行后续的实验。JcGA2ox6在小桐子的所有组织部位均有所表达。其中在根、茎、雌雄花以及授粉后30天的果皮中表达量最高，而在叶、茎尖、花序芽、授粉后10天的幼果以及授粉后30天的种子中表达量较低，尤其是在幼叶中表达量最弱。这些基因的表达差异说明它们可能在小桐子的不同组织发育过程中起作用。　　2.我们分别构建了JcGA3oxs的植物超量表达载体，并将这些表达载体转入拟南芥和小桐子，获得了转基因拟南芥和小桐子，实验结果表明，过量表达JcGA3oxs基因不影响拟南芥和小桐子的株高、开花时间及花序的发育，进一步的研究正在进行中。　　3.为了研究小桐子JcGA2ox6基因的功能，我们构建了35S:JcGA2ox6植物超量表达载体，并转化拟南芥。转基因拟南芥出现矮化且分枝数目增多的性状，同时叶片变小、颜色变深，花序和种子变小。在长光照和短光照条件下均表现开花延迟，但莲座叶数目无显著变化。转基因拟南芥这些性状与赤霉素缺乏的拟南芥突变体表型相似，表明在拟南芥中过量表达JcGA2ox6基因能够降低植物体内的内源赤霉素含量。　　4.35S:JcGA2ox6转基因小桐子在组培阶段表现出茎极短，叶片皱褶，无法正常生长。因此，我们采用活性稍弱的组成型的JcUEP启动子驱动JcGA2ox6的表达，并获得了JcUEP:JcGA2ox6转基因植株。在盆中生长两个月后，与野生型相比，转基因小桐子变矮，叶片变小且颜色加深。通过检测分析发现转基因小桐子的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量都显著升高。将JcUEP:JcGA2ox6转基因小桐子移栽到大田生长5个月后，除了矮化表型外，转基因植株的花序和雌雄花变小，花序数目和每个花序上的雌、雄花数目减少。果实和种子也随之变小，且种子重量和含油率均降低。但是，统计分析表明转基因和野生型植株的开花时间无显著差异。以上结果表明，过量表达JcGA2ox6使小桐子产生了GA缺失的表型。于是我们检测了JcUEP:JcGA2ox6转基因小桐子植株的内源GAs含量，结果显示转基因小桐子内源具有生物活性的GA中，GA4含量下降，GA3升高，GA1和GA7含量未检测到。同时赤霉素前体GA12、GA9和GA20含量降低，GA53的含量变化不明显。另外，GA4含量的下降对赤霉素合成酶基因产生了负反馈调节，转基因小桐子中GA20ox1、GA20ox3以及GA3ox1-3的表达量均出现明显升高。这些结果表明过量表达JcGA2ox6基因能够降低小桐子内源具生物活性的赤霉素GA4含量，从而导致了转基因小桐子矮化的表型。　　5.组成型表达JcGA2ox6导致小桐子整体的生长发育受到影响，因此我们采用拟南芥花特异性启动子AtAP1驱动JcGA2ox6的表达。结果显示，转基因小桐子的花序数目显著增多，说明赤霉素抑制了小桐子由营养生长向生殖生长的转变。但也伴随着叶片变小、颜色变深，花序和雌雄花变小。果实和种子的表型正在观察统计中。