小麦（Triticum aestivum L.）是世界上广泛种植的粮食作物,小麦的籽粒大小和粒重是影响其产量的重要因素。因此,小麦中控制籽粒大小基因挖掘和功能分析对小麦的分子育种和改良具有重要的理论意义。细胞壁转化酶（cell wall invertase,CWI）不可逆的催化光合产物蔗糖分解为葡萄糖和果糖,调控蔗糖卸载,促进籽粒灌浆,进而影响水稻和玉米的产量。但是,小麦Ta CWI基因的生物学功能尚不清楚。水稻WIDE AND THICK GRAIN 1（WTG1/Os OTUB1）基因编码具有去泛素化酶活性的OTU相关蛋白酶,与水稻籽粒大小和形状相关。但小麦WTG1的同源基因Ta WTG1在籽粒生长发育中的作用仍未知。本研究对35S启动子驱动的Ta CWI-B1过表达转基因小麦T2代株系进行了分子鉴定和相关生理生化指标测定,旨在揭示Ta CWI基因在小麦生长发育中的功能。此外,本研究还克隆得到Ta WTG1基因,分析了其分子特征,进行了Ta WTG1蛋白的原核表达、纯化以及去泛素化酶活性的体外验证;并利用转基因过表达拟南芥研究初步探究该基因的生物学功能。取得的主要结果如下:1.利用PCR检测和潮霉素抗性基因筛选相结合的方法从195株T2代转基因植株中共鉴定得到94株阳性植株,两种检测结果符合率达到98%;q RT-PCR分析结果显示,4个小麦转基因株系中目标基因Ta CWI-B1的表达量显著高于非转基因对照JW1;Western blot杂交结果表明,Ta CWI-B1基因在4个小麦转基因株系中过表达使得目的蛋白表达量明显高于对照JW1。2.对T2代Ta CWI-B1小麦转基因株系苗期叶片细胞壁转化酶酶活、蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及花后15 d、25 d籽粒样品的蔗糖和淀粉含量进行测定,结果表明,与野生型JW1相比,转基因小麦株系苗期叶片的酶活性、葡萄糖和果糖含量均极显著升高,蔗糖含量显著升高;15 d、25 d籽粒样品中蔗糖含量显著降低而淀粉含量显著提高;说明过表达Ta CWI-B1可以促进小麦苗期叶片和灌浆期籽粒中蔗糖的代谢,淀粉的积累。3.从小偃6号中通过同源克隆策略得到小麦Ta WTG1基因的3个同源基因Ta WTG1-A、Ta WTG1-B和Ta WTG1-D序列相似性为99%。Ta WTG1编码OTU相关蛋白酶,含有OTU相关蛋白酶家族的保守氨基酸和otubain保守结构域;基因组序列结构分析发现Ta WTG1基因三个拷贝均含有8个外显子和7个内含子。4.时空表达模式分析表明,Ta WTG1基因主要在籽粒发育后期高表达;亚细胞定位结果显示,Ta WTG1蛋白主要定位于细胞核中。5.构建Ta WTG1的原核表达载体,并确定了融合蛋白最佳诱导条件:IPTG浓度为0.4 mmol/L,28℃诱导6 h;通过镍柱进行重组蛋白的分离纯化并获得了高纯度的融合蛋白His-Ta WTG1,体外去泛素化酶活性验证结果表明Ta WTG1具有去泛素化酶活性,可以切割K48-和K63-连接的四聚泛素链。6.利用农杆菌花序侵染法获得Ta WTG1过表达转基因拟南芥植株,与野生型相比,转基因植株分支数和角果数显著降低而百粒重显著增加。总之,本研究以过表达Ta CWI-B1转基因小麦为实验材料,研究表明Ta CWI-B1基因的过表达影响小麦苗期葡萄糖、果糖和蔗糖的含量,促进灌浆期籽粒淀粉的积累。此外,克隆得到小麦Ta WTG1基因,证明Ta WTG1具有去泛素化功能,并在拟南芥中过表达Ta WTG1初步证实Ta WTG1影响籽粒大小和粒重。