【摘 要】
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耐镉（Cd）型马铃薯“云薯505”中保守的寡肽转运蛋白（OPTs）被Cd胁迫诱导,具有对底物长距离运输的能力,然而其对Cd的选择性转运和区隔化解毒的功能尚不明确。因此,本研究通过对马铃薯OPT基因家族成员进行鉴定,根据生物学等11个结果筛选关键基因StYSL12,进行细胞生物学和遗传学实验,以探究马铃薯OPT基因家族成员的结构特征、特异性表达模式、真核细胞内Cd积累和植株体内耐受能力。主要研究结果
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耐镉（Cd）型马铃薯“云薯505”中保守的寡肽转运蛋白（OPTs）被Cd胁迫诱导,具有对底物长距离运输的能力,然而其对Cd的选择性转运和区隔化解毒的功能尚不明确。因此,本研究通过对马铃薯OPT基因家族成员进行鉴定,根据生物学等11个结果筛选关键基因StYSL12,进行细胞生物学和遗传学实验,以探究马铃薯OPT基因家族成员的结构特征、特异性表达模式、真核细胞内Cd积累和植株体内耐受能力。主要研究结果如下:（1）基于OPT结构域（PF03169）,利用HMMER程序在马铃薯中鉴定到21个OPT基因。OPT基因分为PT和YSL亚家族。YSL亚家族基因被命名为StYSL1～StYSL12,PT亚家族的为St OPT1～St OPT9,统称为St OPTs。（2）通过StOPTs综合分析得到特别的StYSL12。StYSL12没有内含子,基因功能可能完整和专一。StYSL12包含了OPT结构域60%以上的经典motif,包含一个与非生物胁迫相关的元件,StYSL12在重金属胁迫下积极上调50倍以上,说明StYSL12基因功能保守,并且可能在重金属胁迫中发挥重要作用。（3）酵母突变体功能互补实验表明,StYSL12为细胞关键耐Cd基因。StYSL12基因的酵母突变体＞野生型酵母＞空载体酵母突变体。这些结果说明StYSL12基因回复了突变体的表型,并增加了细胞中Cd积累。（4）StYSL12显著提高拟南芥对Cd的耐受性。100μM Cd Cl2处理3天后,野生型拟南芥受到的Cd毒害程度更大;30天后,转基因植株叶片表型优于野生型,Cd积累量呈现出根＞叶＞茎＞果荚,StYSL12提高了拟南芥对Cd的耐受性,并增加植株的Cd积累量。综上所述,本研究挖掘出马铃薯Cd胁迫组织特异性响应的St OPTs基因资源,明确了关键基因StYSL12在植株体内调控Cd的分布以及耐受特征,为理解马铃薯Cd组织特异性分布和解毒机制提供一定的理论基础,也为马铃薯安全生产与Cd污染土壤修复提供重要的遗传资源。
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