蜈蚣草（Pteris vittata L.）属凤尾蕨属，是第一个被报道的砷超富集植物，它能够从土壤中吸收砷，并储存在地上部分的羽叶中。目前的研究表明，砷的液泡区隔化对蜈蚣草砷的富集和解毒机制起着关键的作用，但是砷被转运到液泡的分子机制还不清楚。本论文建立了一种适合蕨类植物蜈蚣草液泡膜蛋白质组学研究的方法，通过定量蛋白质组学方法，分析和挖掘蜈蚣草液泡膜蛋白信息，并选择有代表性的膜蛋白进行了基因克隆和初步功能分析。　　1.蜈蚣草液泡膜蛋白质组研究方法的建立　　以蔗糖密度梯度离心和Iodixanol梯度离心两种方法提取蜈蚣草羽叶液泡膜，并经Westernblot实验进行纯度检测，实验结果表明Iodixanol梯度离心方法操作简便，离心结果分层清晰，得到的液泡膜组分具有很高的纯度;比较不同裂解液溶解膜蛋白的结果表明，含有尿素、SDS和TritonⅩ-100的蛋白裂解液能够有效溶解液泡膜蛋白;通过轻重链的标记的定量蛋白质组方法对蜈蚣草的蛋白进行鉴定和定量分析，蛋白鉴定肽段的序列可信度很高，肽段定量信息准确，具有高通量、高可信度的优点，适用于对砷处理后蜈蚣草的液泡膜蛋白进行相对定量分析。　　2.蜈蚣草液泡膜对砷响应的差异表达蛋白分析　　运用体外稳定同位素标记的定量蛋白质组方法分析和鉴定1 mM As(Ⅴ)处理三周后蜈蚣草羽叶液泡膜蛋白表达差异:根据蕨类植物蜈蚣草的特殊性，将藻类植物、裸子植物、蕨类植物、单子叶植物和双子叶植物等12个蛋白数据库进行组合，并以此进行跨库检索，鉴定得到56种液泡膜蛋白，其中42个为转运蛋白。1 mM As(Ⅴ)砷处理后，TDT family蛋白、TerC family蛋白、PDR-like family蛋白表现上调，而液泡膜上的H+ pump中，V-ATPase亚基c、E、G、和V-PPase则表现不同程度的下调。此外，借鉴了Plant1KP Project的蜈蚣草转录组数据，并鉴定得到37种膜蛋白，包括Vacuolar H+ pump、 ABC transporter、Cation ATPase、amino acid transporter和ArsB/NhaD transporter等。　　3.蜈蚣草砷转运蛋白的基因克隆和功能初步分析　　通过巢式PCR方法，从蜈蚣草的cDNA中克隆得到了TDT family transporter蛋白和PDR-like family蛋白的基因保守区序列，并克隆得到ArsB、V-PPase、cationATPase和PIP蛋白的基因CDS序列;用RT-PCR方法分析在0.2 mM As(Ⅴ)处理三天后，蜈蚣草羽叶和根中各基因转录水平的差异，结果表明，PvPIP和PvArsB1转录水平较未处理无显著差异;As(Ⅴ)处理后，PvVP1、PvTerC和PvArsB2基因转录水平在羽叶中表现为上调，在根中PvVP1、Pv TerC和PvArsB2基因转录水平表现下调;在大肠杆菌突变体(△arsRBC)中异源表达蜈蚣草PvArsB2，结果表明:在50μM As(Ⅲ)的条件下，转PvArsB2的大肠杆菌菌株与转空载体相比表现对砷更加敏感，表明PvArsB2在大肠杆菌细胞中不能直接外排砷，无法互补大肠杆菌ArsB的功能，但PvArsB2在蜈蚣草砷代谢中的功能仍需探索;此外，分别利用酵母缺失突变体△acr3和△ycf1异源表达蜈蚣草PvArsB2，在不同As(Ⅲ)浓度处理下，表达PvArsB2基因的酵母与空载体相比没有明显的表型差异，表明PvArsB2无法互补酵母ACR3和YCF1的功能，可能不参与砷外排或砷转运至液泡的过程，暗示PvArsB2在酵母中不直接参与砷的转运过程。