植物二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)是花青素生物合成途径中的关键酶,研究表明其对花色和果色的修饰具有重要作用。本实验室研究发现,该酶基因的表达能够影响玉米的产量,而关于该酶对于产量的影响至今未见报道。因此,本试验以DFR基因为研究对象,以水稻为试验材料,利用生物信息学相关技术,对水稻中DFR基因家族进行系统的分析,在挖掘其特征、起源与进化、生物学功能以及表达特性等相关信息的基础上,克隆得到吉粳88中的DFR序列,构建超表达载体,利用农杆菌介导的遗传转化技术转化水稻,进一步验证该基因的功能。结果如下:1.水稻DFR基因家族至少包括55个组成成员,属于脱氢还原酶类;该基因家族起源于单子叶植物与双子叶植物物种分离进化之后,参与多条代谢途径,功能分化明显;2.分析了水稻DFR基因家族在不同组织部位、时期以及激素处理下的表达模式,结果发现该家族成员的表达具有组织特异性、时空特异性,根据表达量数据构建各成员间互作网络,确定了该基因家族各成员间的互作模式及相互影响;3.探讨了继代次数对愈伤组织的影响。研究表明,随着继代次数的增加,愈伤组织分化率和再生率显著下降,分化率由85.3%下降到2.6%,再生率由22.3%下降到1.25%;对可溶性蛋白含量无影响;可溶性糖含量持续降低;对过氧化物酶活性的影响较复杂,呈现先增加后降低再增加的趋势;随着继代次数的增加,细胞逐渐由结构紧密,内容物丰富,液泡较小,排列较整齐状态转变为结构疏松,细胞相对巨大,内含一大液泡,几乎无明显细胞器的状态。表明愈伤组织中的细胞逐渐由胚性愈伤组织转化为非胚性愈伤;4.构建了水稻DFR基因的超表达载体并进行了遗传转化,获得了抗性愈伤;5.分别以水稻根、茎、叶、愈伤组织、抗性愈伤组织为材料进行qPCR分析,结果表明,以愈伤组织为参照,抗性愈伤组织中DFR基因表达量为愈伤组织中的9.6倍,说明抗性愈伤组织中DFR基因表达量明显上调。在未转基因的样品中,已分化的组织中表达量远高于未分化组织,DFR基因在叶片中相对表达量最高,为愈伤组织中的217.6倍。其次为根中,表达量为愈伤组织的136.3倍。最后为茎中,为愈伤组织中表达量的124.9倍。说明该基因参与特定生物学过程。本研究对于进一步挖掘已知基因的功能提供了重要工具及方法,为生物信息学应用于作物育种、种质资源创新提供了有益参考。