芥子油苷是一种含氮含硫的糖苷类天然化合物,种类丰富,不仅是十字花科蔬菜中风味物质的主要来源,还具有抗病虫害和抗癌等生物活性。芜菁（Brassica rapavar.rapa）是一种在高寒地区种植广泛的药、食、饲三用农作物,块根中含有丰富的多糖、黄酮、芥子油苷等营养物质,其中芥子油苷含量与种类均优于其余芸薹属蔬菜和拟南芥,是研究芥子油苷的优质材料。本研究对芜菁吲哚族芥子油苷生物合成的关键基因进行了筛选和功能验证,并利用大肠杆菌表达系统进行了异源表达,使用表达菌株BL21（DE3）,表达载体pET-52b,构建了从头合成吲哚族芥子油苷的工程菌,并进行了诱导条件的优化。主要的研究内容和结果如下:（1）使用拟南芥、白菜以及甘蓝中参与吲哚族芥子油苷（I3M）生物合成的基因序列,从芜菁基因组中搜索得到对应的7组基因（CYP79B2;CYP83B1;GSTF9;GGP1;SUR1;UGT74B1;ST5a）。为了更加精准地筛选出功能与拟南芥中已报道基因类似的目的基因,使用MEGA软件构建系统发育树并使用DNAMAN软件对本地blast结果中7组基因的氨基酸序列进行多重比对,比较搜索结果与拟南芥基因序列的同源性和相似性,最终确定了7个目的基因。除此之外,还进行了 7组基因的染色体定位分析并对其蛋白序列中的保守基序进行了鉴定。（2）对7个目的基因在芜菁块根膨大前后不同生长时期不同部位的表达模式进行分析,同时也检测了芜菁对应时期和部位不同种类的芥子油苷含量。为了确定筛选出的目的基因是否具备合成吲哚族芥子油苷的功能,首先使用激光共聚焦显微镜分别检测了 7个目的基因的亚细胞定位,再利用烟草瞬时表达系统对基因功能进行验证。最终检测结果显示,与对照组比较,注射有7个目的基因混合菌液的叶片中能够产生大量的I3M。以上结果表明,筛选得到的7个基因共同表达可以生成I3M。（3）为了使基因能够在原核细胞中的表达更加稳定,将7个目的基因的密码子进行了优化,并构建了从头合成吲哚族芥子油苷的工程菌。诱导条件为18℃,IPTG浓度为0.5 mM时检测到了少量的目标产物生成,产量约为1.89 mg/L。为了促进目标产物I3M的合成,对诱导条件进行了优化,最后确定了诱导使用最合适的IPTG浓度为0.5 mM,最适宜温度为25℃。（4）为了进一步提高I3M产量,在原培养基中添加了以下浓度的外源物质:0.5 g/L Trp、0.8 g/L Met、15 g/L Glucose 以及 0.05 M/L MgSO4·7H2O。其中 MgSO4的添加抑制了部分菌株的生长,适当延长预培养时间即可让菌液达到符合标准的OD600值。外源物质的添加能够促进I3M的合成,提高其产量。为了探究更有利于大肠杆菌表达菌株生长和蛋白表达的培养基配比,使用TB培养基替代LB培养基,并添加同样浓度和种类的外源物质,I3M的产量也得到了提高。但添加0.8 g/L Met会导致TB培养基体系下的I3M产量骤降,因此当使用TB培养基替代LB培养基时,本研究探究得出的最适宜的外源物质浓度和组合为:0.5 g/LTrp、0.5 g/L Met、15 g/L Glucose 以及 0.05 M/L MgSO4·7H2O,此条件下产量约为 3.6 mg/L。