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红藻糖苷是一种天然存在的半乳糖甘油，在红藻中具有普遍的存在，按照干重计算，红藻糖苷在红藻中占1.5％-8.0%，最高甚至达22%。参与红藻渗透压调节，脂质运输，细胞壁形成等多方面的代谢。目前对红藻糖苷的研究多集中在其生理功能，提取制备，药用护肤等方面，对于分子水平的研究还比较欠缺。 本文从红藻糖苷合成相关的基因入手，在分子水平上研究其合成途径中的基因及其功能。结合红藻坛紫菜的转录组测序分析的数据，坛紫菜中存在一个标注为TPS的基因家族，该家族中有四个成员，分别命名 PhTPS1、 PhTPS2、PhTPS3和 PhTPS4。通过对TPS的进化分析可知，TPS家族的进化整体上分为两大簇，坛紫菜四条 TPS均位于同一大簇中，且四条基因又独立成簇。从起源上来讲，真菌的TPS进化最早，其次为红藻，红藻坛紫菜中 PhTPS1进化最早。接下来为绿藻、褐藻等。从 TPS多重序列比对和同源性分析结果可知，TPS基因中TPS功能域保守性较高。四条基因的开放阅读框全长分别为3459bp，4041bp，3324bp，3021bp。均有两个比较保守的功能域，分别为 trehalose-6-phosphate synthases(海藻糖磷酸合成酶，TPS）结构域和 trehalose phosphatase（海藻糖磷酸水解酶，TPP）功能域。目前还没有在红藻中检测到海藻糖的存在，结合本课题组之前的研究推测 TPP结构域在藻体内不行使相应的水解酶功能，TPS结构域与红藻糖苷的体内合成途径有密切关系。通过对基因结构的分析结合高通量的测序结果，截取TPS家族基因的TPS结构域进行克隆和表达，其中 PhTPS1的TPS功能域长度是1758bp，可编码586个相应的氨基酸；PhTPS2的TPS功能域长为2196bp，可编码氨基酸732个；PhTPS3的TPS功能域为1407bp，可编码469个相应的氨基酸；PhTPS4的TPS功能域为1659bp，可编码553个相应的氨基酸。分别构建了原核表达体系，得到有生物活性的可溶性蛋白 PhTPS1、 PhTPS3和PhTPS4，建立体外反应体系并对反应产物进行 HPLC-MS结合 UPLC-MS检测，来研究该家族中每条基因的功能。在 PhTPS1、 PhTPS3和 PhTPS4蛋白的催化产物中，找到了红藻糖苷的产物峰（m/z253.0925），同时分别在他们的二级质谱中也找到了两个可以代表产物碎片的峰（m/z89.0227和119.0334）。本实验成功克隆了 PhTPS1、 PhTPS3和 PhTPS4三条基因的TPS结构域，其中 PhTPS1的克隆为1778bp，PhTPS3克隆长度为1407bp，和PhTPS4克隆长度为1659bp，均进行了体外的两步酶促反应，即所得到的蛋白催化 G3P和 UDP-Gal的反应，并进行了碱性磷酸酶催化的去磷酸化反应。HPLC-MS结合 UPLC-MS检测结果可初步得出 PhTPS1、 PhTPS3和 PhTPS4可以催化合成红藻糖苷。本实验为红藻坛紫菜的研究提供了分子基础。