锰是植物必需的微量元素，但土壤锰浓度过高则造成锰胁迫和锰毒害，目前在我国大部分酸性土壤中锰已成为最主要的重金属污染源之一。镉是植物生长的有毒元素，是迁移性最强的重金属。利用超富集植物进行锰、镉污染土壤的原位修复是环境生物技术领域的研究热点。美洲商陆是最早被发掘的锰、镉超富集植物之一，但目前商陆超富集锰、镉的分子机制研究较少，限制了该植物在重金属污染修复方面的应用。本研究以美洲商陆为实验材料，通过同源克隆技术进行了植物体内重金属跨膜转运相关的YS3基因、跨组织转运相关的CS基因片段的克隆；利用荧光定量PCR技术分析了YS3基因、CS基因及重金属解毒相关的MT基因在植物根部和叶片组织的表达差异，以进行上述重金属相关基因的植物组织定位；利用添加不同浓度锰、镉的培养液液体培养方法获得锰、镉胁迫商陆样品，并利用qRT-PCR技术，对锰、镉胁迫商陆样品根部和叶片组织中的YS3基因、CS基因、MT基因的表达进行定量分析，以明确上述基因与锰、镉胁迫的应答关系。同源克隆结果表明：本研究获得了（1）长275bp、编码91个aa的YS3基因片段，该基因与小金海棠YSL3DNA序列同源性为79%、与可可树的YSL3氨基酸序列同源性为93%；（2）长178bp、编码58个aa的CS基因片段，该基因与甜菜CS DNA序列同源性为85%、与小金海棠的CS氨基酸序列同源性为95%。组织定位结果表明：YS3基因、CS基因、MT基因在商陆根部和叶片组织均有表达，但根部组织表达量高于叶片组织，上述3个基因在根部表达量分别是同期叶片表达量的1.27倍、1.06倍和1.67倍。基因表达的胁迫应答结果表明：商陆根部和叶片组织的YS3基因、CS基因、MT基因均参与锰、镉的胁迫应答。具体为在Cd、Mn胁迫下，叶中YS3基因的表达量为先增加后减少，在胁迫后12h表达量最大；根中该基因的表达量在高浓度Cd及各浓度Mn胁迫下为先增加后减少，在低浓度Cd胁迫下为高-低-高变化趋势，均在胁迫后12h表达量最大。在Cd胁迫下，叶中MT基因的表达量为高-低-高变化趋势，胁迫12h表达量最大；在低浓度Mn胁迫下，叶中MT基因的表达量变化趋势与Cd处理相同，表达量最大出现在12h；在高浓度Mn胁迫下呈现持续升高的变化趋势，表达量最大出现在36h。根中MT基因表达量在各浓度Cd、Mn胁迫下为先持续增加后减少的变化趋势，表达量最大出现在24h。在低浓度Cd胁迫下，叶中CS基因的表达量为高-低-高的变化趋势，表达量最大出现在12h，在高浓度Cd胁迫下表达量变化趋势为单一的下降；低浓度Mn胁迫下，叶中CS基因的表达量为先增加后减少的变化趋势，表达量最大出现在12h，在高浓度Mn处理下表达量呈现持续增加的趋势，最大表达量出现在36h。根中CS基因的表达量在Cd、Mn胁迫下均为先增加后减少的变化趋势，表达量最大出现在24h。