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基于绿豆[Vigna radiata（Linn.）R.Wilczek]基因组注释文件,利用HMMER和Pfam等对绿豆乙醇脱氢酶基因（ADHs）、琥珀酸脱氢酶基因（SDHs）、细胞色素C氧化酶基因（COXs）、甘露醇脱氢酶基因（MTDs）及醛酮还原酶基因（AKRs）进行鉴定,分析其基因结构和系统演化等。运用转录组和酶学方法检测正常条件和镉（Cd）胁迫下绿豆苗期根、茎和叶中各基因的表达模式及相应酶活性的变化。主要结果如下:1.绿豆基因组有15个ADHs,具有相似的结构和共同的motif。系统发育分析将15个Vr ADHs编码乙醇脱氢酶蛋白（Vr ADHs）归为3个分支,其与同科大豆Gm ADHs具有更近的亲缘关系。除Vr ADH10,其余Vr ADHs均含有ADH家族的典型ADH＿N和ADH＿zinc＿N结构域。转录组分析显示,12个Vr ADHs在对照和Cd处理组绿豆苗期根、茎、叶中均有表达,但表达水平不同。对照组根、茎、叶中表达量最高的分别为Vr ADH1、Vr ADH3和Vr ADH14,而Cd处理对根、茎、叶中影响最大的分别为Vr ADH4、Vr ADH14和Vr ADH3。Cd处理1 d后,根中Vr ADH4表达量显著提高了90.39倍;Cd处理9 d后,茎中Vr ADH14表达量显著提高了12.04倍,叶中Vr ADH3表达量显著提高了76.20倍。酶活分析表明,Cd胁迫使根、茎和叶中ADH酶活整体增强,在茎和叶中1 d时较对照下降。2.绿豆基因组含有12个SDHs,除7个不包含motif外,其他SDHs具有相似的结构和motif。系统发育分析将12个Vr SDHs编码琥珀酸脱氢酶蛋白（Vr SDHs）归为2个分支,7个Vr SDHs与拟南芥At SDHs具有更近的亲缘关系。其含有的结构域类型较多,但同一进化分支含有相同的结构域。转录组分析显示,10个Vr SDHs在对照和Cd处理组绿豆苗期根、茎、叶中均有表达,但表达水平不同。对照组根、茎、叶中表达量最高的分别为Vr SDH2、Vr SDH2和Vr SDH1.2,而Cd处理对根、茎、叶中影响最大的均为Vr SDH1.1。Cd处理5 d后,根和叶中Vr SDH1.1表达量显著提高了17.97、3.33倍;Cd处理9 d后,茎中Vr SDH1.1表达量显著提高了15.01倍。酶活分析表明,Cd胁迫使根、茎和叶中SDH酶活整体增强。3.绿豆基因组含有19个COXs,除4个不包含motif外,其他COXs的结构和motif存在一定差异。系统发育分析将19个Vr COXs编码的细胞色素C氧化酶蛋白（Vr COXs）归为2个分支,其与同科大豆Gm COXs具有更近的亲缘关系。除Vr COX3和Vr COX11外,其他Vr COXs均含有细胞色素C氧化酶亚基结构域。转录组分析显示,15个Vr COXs在Cd处理组绿豆苗期根、茎、叶中表达,但表达水平不同。对照组根、茎、叶中表达量最高的均为Vr COX5C,而Cd处理对根、茎、叶中影响最大的分别为Vr COX5B、Vr COX5B和Vr COX19.1。Cd处理1 d后,根中Vr COX5B表达量显著提高了2.51倍;Cd处理5 d后,茎中Vr COX5B表达量显著提高了1.21倍,叶中Vr COX5B表达量显著提高了1.02倍。酶活分表明,Cd胁迫使根、茎和叶中COX酶活整体增强,在根和叶中5 d、7 d较对照下降。4.绿豆基因组含有10个MTDs,具有相似的结构和共同的motif。系统发育分析将10个Vr MTDs编码的甘露醇脱氢酶蛋白（Vr MTDs）归为2个分支,其与同科大豆Gm MTDs具有更近的亲缘关系。所有Vr MTDs都含有同样的2个结构域,即ADH＿N和ADH＿zinc＿N结构域。转录组分析显示,8个Vr MTDs在对照和Cd处理组绿豆苗期根、茎、叶中均有表达,但表达水平不同。对照组根、茎、叶中表达量最高的分别为Vr MTD2.3、Vr MTD2.2和Vr MTD2.2,而Cd处理对根、茎、叶中影响最大的均为Vr MTD2.5。Cd处理9 d后,根、茎和叶中Vr MTD2.5表达量分别显著提高了250.83、621.40和6.64倍。酶活分析表明,Cd胁迫使根、茎和叶中MTD酶活整体增强。5.绿豆基因组含有9个AKRs,具有相似的结构和共同的motif。系统发育分析将9个Vr AKRs编码的醛酮还原酶蛋白（Vr AKRs）归为2个分支,其与同科大豆Gm AKRs具有更近的亲缘关系。所有AKRs都含有相同的1种结构域,即Aldo＿ket＿red结构域。转录组分析显示,6个Vr AKRs在对照和Cd处理组绿豆苗期根、茎、叶中均有表达,但表达水平不同。对照组根、茎、叶中表达量最高的分别为Vr AKR1.5、Vr AKR1.5和Vr AKR2,而Cd处理对根、茎、叶中影响最大的分别为Vr AKR1.3、Vr AKR1.2和Vr AKR2。Cd处理1 d后,根中Vr AKR1.3表达量显著提高了14.06倍;Cd处理5 d后,茎中Vr AKR1.2表达量显著提高了6.90倍,叶中Vr AKR2表达量显著提高了1.87倍。酶活分析表明,Cd胁迫使根、茎和叶中AKR酶活整体增强,在根中9 d较对照下降。综上,Cd胁迫显著提高Vr ADHs、Vr SDHs、Vr COXs、Vr MTDs和Vr AKRs的表达,也降低部分基因的表达,绿豆幼苗根、茎、叶中各基因的表达特性存在明显差异,部分基因的表达呈现组织特异性。酶活性分析结果也表明,Cd胁迫升高或降低根、茎和叶中ADH、SDH、MTD、COX和AKR酶活性,这与其基因表达的结果相印证,表明这些Vr ADHs、Vr SDHs、Vr COXs、Vr MTDs和Vr AKRs参与了绿豆对Cd胁迫的响应过程。