萱草是久负盛名的宿根花卉,广泛应用于园林绿化等领域。在萱草的生长过程中,经常遭遇到一些非生物胁迫,如低温胁迫等。开展萱草低温响应的分子机制研究,可为抗寒萱草种质开发、分子育种提供一定的理论支撑。本研究通过转录组测序和生物信息学分析找出了可能参与萱草低温胁迫响应的相关基因,在全基因组水平上对萱草糖运输蛋白SWEET基因家族成员进行了鉴定,并通过转基因实验验证了HfSWEET17基因对低温胁迫的响应。主要实验结果如下:1、将萱草进行低温处理后采集叶片进行转录组测序。与对照相比,萱草低温处理后筛选出2457个差异表达基因,其中1253个为上调基因,1204个为下调基因。这些差异表达基因主要富集在催化活性、细胞过程和等代谢过程等49个GO过程,次生代谢产物的生物合成、代谢途径和植物激素信号转导等42条KEGG代谢途径中。表明低温胁迫对萱草的生理和代谢途径均较大的影响。参与植物激素信号转导、可溶性糖合成途径的差异基因的表达量发生了不同程度的变化,其中GH3.10基因的表达量较对照提高了13.623倍,CWINV4基因的表达量较对照提高了28.114倍。对3个低温处理组共有的29个差异表达基因进行网络调控分析显示,ABCF5、OFPs和SWEETs等基因可能在网络调控中占据着重要位置,推测这些基因在萱草低温应答中发挥着重要作用。2、糖运输蛋白SWEET家族基因负责糖的跨膜转运,参与胁迫响应。本研究在全基因组水平上,鉴定了萱草SWEET基因家族成员。生物信息学分析显示,19个HfSWEETs基因可分为4个亚家族,各亚家族成员的基序和保守结构域高度保守。大部分HfSWEETs均含有7个跨膜结构域,仅HfSWEET4a含有6个跨膜结构域。染色体定位和基因共线性分析结果表明,19个HfSWEETs基因不均匀地分布在萱草11条染色体上,且存在大量的串联重复。相比拟南芥At SWEETs,萱草HfSWEETs与水稻OsSWEETs的亲缘关系更近一些。HfSWEETs的表达模式与基因所处的亚家族有关。3、亚细胞定位结果显示,HfSWEET17-YFP融合蛋白主要在液泡膜和质膜中表达,在细胞核中未观测到荧光信号。PCR扩增HfSWEET17的编码序列,酶切后插入改造后的p CAMBIA1301载体的相应酶切位点,将构建的双元载体通过热激转化法转入农杆菌GV3101,通过农杆菌介导法导入烟草。经转基因鉴定后采集阳性植株种子播种至T3代。表型和生理指标比较结果表明,低温处理后HfSWEET17过表达植株在低温下的表型状态明显好于野生烟草,转基因植株的电导率明显低于野生烟草,过氧化物酶明显高于野生烟草。表明HfSWEET17的异源过表达提高了烟草的抗寒性。