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全球土壤面临重金属污染威胁,而对解决这一问题,目前新兴的技术之一就是植物修复技术。超积累型东南景天是浙大杨肖娥教授于浙江省的一个古老铅锌矿区中发现的,对Cd、Pb和Zn有较强的超积累作用。早有研究表明PCS基因在植物参与重金属螯合过程有重要作用,本文以超积累型东南景天为实验材料,克隆获得SaPCS基因,对其进行功能研究,结论如下:1、从已获得的超积累型东南景天的转录组数据筛选获得一个显著受镉胁迫影响的基因片段,经分析该片段含有完整的CDS区,利用PCR进行扩增得到SaPCS基因。SaPCS基因ORF区长1668 bp,共编码555个氨基酸,分子量大小为62.078 kD。通过生物信息学分析软件序列分析发现,SaPCS蛋白含有PCS的完整结构域,无跨膜结构。分析SaPCS基因组全长4555 bp,对比ORF区序列可得该基因含有9个外显子和8个内含子。2、利用qRT-PCR检测了东南景天SaPCS基因在不同组织部位及镉胁迫不同时间下的表达情况。实验结果表明,在正常条件下,SaPCS基因在根部表达最高,茎部略高于叶部。胁迫处理后,根部表达量上升,从24 h后一直保持显著增长,在96 h的表达量约为0 h的13倍。叶部表达量先下降后上升,在48 h达到最大值,约为初始值的1.5倍,随后又显著下降。这表明胁迫初期SaPCS基因主要表达部位是根部,随后是叶部。3、将SaPCS基因构建酵母表达载体并转化镉敏感型酵母菌株ycf1,通过点板实验、生长曲线和酵母镉积累量的测定研究SaPCS对ycf1菌株的耐镉性影响。结果显示:在含镉平板上,转SaPCS酵母转化子生长状况明显好于转空载酵母;生长曲线结果表明了转SaPCS酵母转化子长势明显优于转空载酵母,说明SaPCS基因能够提高对镉的抗性。转SaPCS酵母转化子积累的镉含量显著高于转空载酵母,说明SaPCS基因能增强酵母对镉的耐性和积累。4、将SaPCS基因在拟南芥中超表达后,鉴定并筛选出阳性、表达量高的三个转基因株系。对这三个株系和野生型拟南芥植株进行镉处理,观察表型变化、分别测定根部和叶部的各项生理指标。结果表明转基因拟南芥生长状况明显好于野生型。并且镉积累量结果为,转基因株系镉积累量显著高于野生型。对拟南芥幼苗根部进行Cd2+流速和方向测定,发现Cd2+始终是流入细胞的,且转基因植株流速显著高于野生型植株。这三个实验均表明SaPCS基因能够增强植株对镉的抗性和积累量。