伴矿景天是近些年来发现的一种重金属超富集植物,它对镉、锌、铅具有较强的超积累富集作用,能够在地上部分积累大量的重金属而不表现出毒害症状。但是因其生物量小,生长缓慢限制了其在重金属污染植物修复方面的大规模应用。本研究以伴矿景天为材料,从中克隆到了一个对重金属镉、锌和铅具有转运功能的基因SpHMA2,并通过生物信息学分析、q RT-PCR等技术,研究分析了SpHMA2基因的功能,并将其转化到甘蓝型油菜K407中,获得重金属超富集转基因油菜。实验结果表明SpHMA2对镉有较强的转运能力,具体研究结果如下:1.以东南景天HMA2基因序列设计引物,以伴矿景天c DNA为模板扩增得到了伴矿景天SpHMA2基因的全长c DNA序列。SpHMA2基因全长为2910bp,编码一个含有969个氨基酸、分子量约为104.3k Da的蛋白质。随后,分别提取镉处理前后伴矿景天的根、茎和叶的RNA,利用q RT-PCR技术进行组织特异性分析。结果显示,在没有镉处理的条件下,SpHMA2基因在叶片和茎部的表达量较高。在镉胁迫处理后,除了老叶,在其他部位的表达量均有显著提升,表明在响应镉胁迫时,该基因主要在茎部和叶片发挥作用。2.使用相关软件预测发现SpHMA2可能是定位于细胞质膜上的蛋白,然后采用拟南芥原生质体和烟草叶片表皮细胞瞬时表达系统实验表明,SpHMA2定位于细胞质膜,为膜蛋白。3.利用镉酵母突变体和大肠杆菌初步研究了SpHMA2对重金属镉的转运活性。发现,在镉胁迫的条件下,与表达空载的酵母转化子相比,表达SpHMA2基因的酵母转化子生长受到更为严重的抑制,而在大肠杆菌中的结果则与酵母相反,我们猜测是因为SpHMA2在酵母内定位与在大肠杆菌内的定位不同。在酵母内,SpHMA2可能错误地定位到了液泡膜上,将本来已经存储在液泡中的镉转运到细胞质中,使其遭受更大的毒害作用。而在大肠杆菌内则可能定位在细胞膜上,将镉排出细胞外,减轻了镉对细胞的毒害作用,这两种实验结果也说明SpHMA2对镉有转运能力。4.利用农杆菌介导的方法侵染转化拟南芥后,我们获得了5个SpHMA2阳性转基因株系。从中选择了3个表达量较高的株系进行镉胁迫处理,通过表型观察发现,在镉胁迫处理下,转基因植株的生长情况要明显强于对照组,表明过表达SpHMA2增强了拟南芥对镉的耐性。同时,通过转基因手段创制了SpHMA2转基因油菜（品种:K407）,获得了4个转基因阳性株系。对其中2个株系进行镉处理,通过重金属镉含量测定,我们发现SpHMA2转基因油菜的地上部分镉含量显著高于野生型油菜的镉含量,这表明SpHMA2参与了重金属镉往地上部分的转运。总之,本研究首次从伴矿景天中克隆到一个重金属转运基因SpHMA2,其编码蛋白定位于质膜,对重金属镉具有转运能力,在拟南芥和油菜中过表达SpHMA2,提高了植物对镉胁迫的耐性和向地上部的转运能力。本研究为SpHMA2基因用于重金属污染土壤的修复提供了依据与参考。