1. 研究目的与意义
谷胱甘肽S移换酶(glutathione S-transferase，GSTs, EC 2.5.1.18)是一种普遍存在于生物内，具有不同功能的一组同工酶。根据基因结构、蛋白序列的保守性、底物的特异性以及免疫交叉反应特性等将其分为八个亚类：phi，tau，theta，zeta，lambda 和DHA（Dehydroascorbate reductase，谷胱甘肽依赖的抗坏血酸还原酶）、TCHQD（Tetrachlorohydroquinonedehalogenase，四氯代氢醌脱卤素酶）、微粒体的GSTs。GST是一个大基因家族：大豆中有25个成员，玉米中有42个，拟南芥中有48个该基因家族成员。所有的GSTs蛋白具有相似的折叠结构，其主要包含两个结构域：与GSH结合的G位点,位于N-末端(GST-N(02798))和与疏水底物结合的位点,位于C-末端(GST-C(00043))。GSTs可清除细胞异源物质，具有解毒作用；跨膜运输定位，可将植物中的次级代谢物种定位到合适的部位；保护细胞免受氧化损失；GSTs还可能作为配体蛋白与预防分子在膜上或细胞内的过度积累导致的细胞毒性有关。另外植物GSTs基因可以响应多种非生物胁迫，包括脱水、UV、冷害、干旱、高盐和ABA，对提高植物耐逆性有重要作用。
鉴于GST基因家族的功能与植物适应性有关，且鹅掌楸适应性不强，本研究将从北美鹅掌楸和鹅掌楸转录组数据库中挖掘该基因家族的EST序列，开展鹅掌楸GST基因的克隆与功能分析，这对于鹅掌楸功能基因开发及育种应用着重要意义。
2. 国内外研究现状分析
谷胱甘肽S移换酶是一类普遍存在植物体内的多功能蛋白酶。GSTs能够催化亲核性的谷胱甘肽(GSH）和各种亲电子外源化学物发生的结合反应。20 世纪60 年代，首次在动物体内发现GST 对药物的新陈代谢和脱毒起重要作用；随后于1970 年在玉米中克隆了具有催化还原型谷胱甘肽（GSH）结合除草剂功能的GST。近几十年，科研工作者针对GST 在植物中的作用进行了广泛的研究。目前，先后约有17 个植物物种的GST 基因得到克隆和研究。研究表明，植物GST 主要分布在细胞质，少量分布于叶绿体和微体。多项证据显示，植物GST 基因的表达受各种生物和非生物胁迫诱导和调控，例如除草剂、伤害、低温、乙烯利、生长素、过氧化氢）和水杨酸等。由于这些逆境胁迫，在植物体内能够产生大量自由基和含亲电基团中间产物，给组成植物细胞膜的磷脂造成了破坏，因而导致对细胞的伤害。而植物GSTs还能够催化还原型的GSH(还原型谷胱甘肽)与这些含有亲电基团的物质相结合，降低了其亲电活性，该反应产物能够被ABC转运蛋白转运到入液泡区域，最终会达到脱毒作用；某些植物GSTs具有过氧化酶活性，能够清除氧化胁迫产生的过氧化物等物质，使植物体在胁迫下生长趋于正常。研究结果表明，植物GST 基因可能在多种胁迫应答中起着重要的作用。
3. 研究的基本内容与计划
1、高质量鹅掌楸与北美鹅掌楸rna的提取。
2、利用race技术克隆鹅掌楸属gst基因全长序列、orf验证。
3、鹅掌楸gst基因编码蛋白的生物信息学分析。
4. 研究创新点
本研究克隆了鹅掌楸GST基因的全长序列，对该基因编码的蛋白质进行分析，并研究其在鹅掌楸不同组织中的表达量，结合其他研究对其功能进行预估，这可为鹅掌楸功能基因开发及育种提供参考。
