生长素在调控植物的生长发育以及植物对环境的适应性生长等方面发挥了重要作用。吲哚丙酮酸途径(IPA)是生长素合成的主要途径。该途径的第一步反应为色氨酸（Trp）在色氨酸转氨酶（TAA1及其相关蛋白TAR1/TAR2）的催化作用下转化为IPA; IPA再由黄素单加氧酶(YUC)催化生成吲哚乙酸（IAA）。其中YUC催化的第二步反应为限速步骤。已有研究表明超量表达YUC基因导致生长素过量从而抑制拟南芥和农作物的生长发育。本实验室此前的研究表明拟南芥TAA基因家族成员TAR2参与调控低氮诱导的侧根数量的增加。在小麦中，TAR2的同源基因是否也参与调控根系生长对低氮的响应，是否可用于选育不同供氮水平下产量增加的小麦新品种还缺乏研究。本研究首先通过同源克隆获得5个小麦TAR2同源基因（TaTAR2），并对其表达特性和主要成员TaTAR2.1的生物学功能进行了研究，获得如下主要结果:　　1.实时定量PCR分析显示成员之间存在着组织表达特异性，且各个成员在低氮胁迫下呈现不同程度的上调表达。与其它成员相比，TaTAR2.1在各个组织器官中均有相对较高的表达，尤其在根系中的表达量最高。　　2.用自身启动子驱动TaTAR2.1-3A表达在拟南芥中，增加了高氮条件下的侧根数量;而用自身启动子驱动TaTAR2.5-1A表达在拟南芥中不影响根系生长。说明小麦中TaTAR2基因表达组织特异性的不同导致了相应的功能分化，并且TaTAR2.1是根系中发挥作用的重要成员。　　3.在拟南芥野生型Col-0背景下超量表达TaTAR2.1-3A能够显著增加侧根根尖、侧根原基、主根根尖以及地上部的DR5∷GUS染色，促进了高氮和低氮条件下地上部生物量、根尖分生区细胞数量、主根长度及可见侧根数的增加。对侧根生长发育时期的分析表明TaTAR2.1-3A超表达并不增加侧根原基的数目。在tar2-c突变体背景下超表达TaTAR2.1-3A能够恢复突变体低氮下侧根少的表型。以上结果说明TaTAR2.1-3A与拟南芥TAR2的功能相似，参与生长素的生物合成。　　4.用小麦品种科农199为受体，创制了TaTAR2.1-3A的超表达和TaTAR2.1的减量表达转基因系。在苗期，利用水培试验比较了受体、转基因系和阴性对照的生长发育表型，结果表明超表达TaTAR2.1-3A提高了苗期地上部鲜重、增加了根尖数和总根长;而减量表达TaTAR2.1抑制了地上部生长，减少了根尖数、总根长。　　5.利用大田试验比较了受体、转基因系和阴性对照在高氮和低氮条件下的农艺性状和氮素利用相关性状。TaTAR2.1-3A超表达系与其阴性对照相比具有相对较高的株高、穗数、生物学产量、籽粒产量以及总氮积累。减量表达TaTAR2.1则降低了株高、生物学产量、籽粒产量、穗数、穗粒数、千粒重以及总氮积累。以上结果说明TaTAR2.1是小麦生长发育过程中不可缺少的、生长素合成过程中的重要成员。　　6.此外我们还探索了拟南芥中调控TAR2表达和生物学功能的分子机制。Col-0和Ler-0背景下的lfy突变体的侧根数量均显著增加，这种侧根数量的增加依赖于TAR2的功能。体内及体外试验显示转录因子LFY可与TAR2的启动子直接结合并调控其表达。　　综上，TaTAR2.1参与生长素的生物合成，其表达量的高低影响到小麦根系及地上部的生长发育和农艺性状，提高其表达量可以增加不同供氮条件下小麦的产量，为调控生长素合成水平从而选育氮高效、高产小麦提供了科学依据和基因资源。