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马铃薯(Solanum tuberosum L.)富含淀粉,能提供丰富的营养能源,即可做粮,又可供蔬,是重要的栽培作物。土壤重金属污染不仅严重影响马铃薯生长发育与产量,而且在块茎中富集,造成马铃薯及其加工产品的食品安全隐患,从而对人类的身体健康产生威胁。本试验对4份供试马铃薯材料的植物络合素合酶基因(StPCS)的保守区进行了克隆和序列比对分析；对N5-08和N5-48的StPCS编码区进行了克隆和序列比对分析,并进行蛋白序列比对分析和结构预测与分析；分别采用重金属(Cd等)、BSO和GSH对供试材料水培苗进行12h处理,测定植株MDA含量并检测StPCS的相对表达量；进而分析供试材料stPCS序列、表达量及其与Cd胁迫、植株损伤水平间的关系,探讨马铃薯StPCS对Cd胁迫的抗性机制。主要结果和结论如下：1.设计简并引物F1/R1对4份供试材料的保守区进行PCR扩增、测序,结果表明：4份材料及参考基因AJ548472.1的保守区域间存在少数碱基差异,但与参考基因编码的氨基酸序列(CAD68110.1)无差异。2.设计引物F2/R2对N5-08、N5-48的StPCS基因完整编码区进行扩增、测序,结果表明：两份材料的StPCS序列与参考基因AJ548472.1间的同源性均为99%以上；N5-08 StPCS编码的蛋白质与参考基因编码蛋白质(CAD68110.1)无氨基酸序列差异,N5-48的第328氨基酸位点存在差异。综合上述结果推测：供试马铃薯材料的重金属抗性差异,可能主要不是源于PCS结构,而是其表达水平的差异。3.对StPCS编码的氨基酸序列与多种双子叶的PCS蛋白进行分析表明：PCS的N端的高度保守,包含的三联体(Cys-56,His-162和Asp-182),并且具有双子叶PCS的特征位点：Cys-56.Cys-90/91、Cys-109和Cys-113：C端却有很大的差异,含15个Cys残基,其中包含的4个Cys-Cys元件(90-91,350-351,368-369,415-416)。4.采用Cd 50mol/L处理4份供试材料水培苗,材料间和部位(根、茎、叶)间MDA含量(12h)差异极显著。采用Cd、Pb、Cu和Zn处理SYl,Cu胁迫整株的MDA含量(12h)最高,根和茎比对照增加了233.22%和146.62%；总体上必需元素Cu、Zn对植株的损伤比非必须元素重金属Pb、Cd更严重：需要进一步验证和研究。5.Cd处理4份供试材料水培苗(12h),植株StPCS目对表达水量显著提高；C5水培苗的StPCS相对表达量(整株与根)与Cd浓度相关显著,(整株)与MDA含量显著负相关,表明StPCS受Cd诱导表达,并对Cd胁迫表现保护作用；N5-08的StPCS基因相对表达量的部位差异并不明显,可能在基因表达调控与Cd胁迫保护机制上与C5存在差异,两者可作为对比材料用于进一步研究。6.BSO+Cd处理导致C5水培苗StPCS相对表达水平显著下降,而GSH+Cd处理显著提高StPCS相对表达水平；表明马铃薯植物络合素合成途经与裂殖酵母和拟南芥相似。