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近年来在植物抗逆的研究中,海藻糖合成酶基因是继谷氨酸、脯氨酸和甜菜碱合成酶基因之后又一类与抗逆密切相关的基因(Kishor et al.,1995).海藻糖-6-磷酸合成酶基因是海藻糖合成的关键酶基因。目前已从大肠杆菌、酵母等多种微生物中克隆并转化植物,获得抗旱性增强的转基因植株。关于高等植物海藻糖合成酶基因的研究报道较少,也未见关于木薯(Manihot esculenta Crantz)海藻糖合成酶基因的报道。木薯具有较强的耐旱能力,因此,对木薯海藻糖合成酶基因的研究具有重要的理论和应用价值。本文首先利用了实时荧光定量PCR的方法测定了木薯SC124和KU50两个品种在模拟干旱胁迫下海藻糖合成酶基因(MeTPS1-3)的转录水平变化。结果显示,与正常水分组相比：干旱处理2h后,SC124根、茎、下部成熟叶和上部幼叶MeTPS1-3基因的表达量没有明显变化；而在KU50中,根部相对表达量上升了12倍,茎、下部成熟叶和上部幼叶部位没有明显变化。干旱处理24 h后,抗旱性较强的品种SC124根部相对表达量上升约30倍、茎部有微小的上升、下部成熟叶片却有小幅下降、上部幼叶部位上升约4倍；说明抗旱性较强的品种在遇到干旱时,优先保护根系和上部幼叶。这与木薯抗旱的植物学特征是一致的。在抗旱性稍差的品种KU50中,MeTPS1-3在根部的表达上升约14倍,茎部有微小的下调,下部成熟叶和上部幼叶表达量均下调。为了进一步验证MeTPS1-3基因的功能,构建了植物表达载体pCAMBIA2300-MeTPS1-3,并用农杆菌介导的叶盘法转化本生烟(Nicotiana benthamiana)。经卡那霉素抗性检测、PCR检测等证实获得4株转基因植株。RT-PCR检测和荧光定量PCR检测表明MeTPS1-3基因能在转基因植株的根、茎和叶部位表达。HPLC/ELSD法测定转基因本生烟和非转基因本生烟结果表明,非转基因本生烟体内没有检测到海藻糖积累,而在转基因本生烟植株中检测到海藻糖的积累,且其含量在不同器官中积累量在0.125-1.348 mg/g(FW)之间。通过对1号转基因株系的T1代和T2代植株进行离体叶片失水率检测,发现转基因植株离体叶片失水率和单位失水量均低于非转基因植株。自然干旱结果表明,转基因本生烟的耐旱性得到增强。