菌根(Mycorrhizae)是指土壤中某些真菌与植物根系所形成的共生互惠体。外生菌根真菌(Ectomycorrhizas, ECMs)作为菌根分类中的重要成员之一,在自然界中广泛存在。其主要隶属于担子菌亚门和子囊菌亚门,其中以担子菌亚门真菌为主。金属硫蛋白(Metallothioneins, MTs)是一种低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白,广泛存在于原核生物、真菌、植物和动物基因组中。其主要功能有：维持细胞内金属离子平衡、螯合有毒金属元素、清除活性氧等。目前已有的真菌MTs家族基因主要来源于子囊菌亚门真菌,随着真菌基因组测序计划的开展,越来越多的真菌基因组信息得以公开。在本研究中,我们从外生菌根担子真菌双色蜡蘑(Laccaria bicolor S238N)中鉴定并克隆得到8个MTs基因。基因组分析发现,除LbMT1外,其余7个相似性很高的LbMTs基因上下游60Kb范围内均存在大量转座子元件,推测这些MTs是由基因串联重复形成的。通过在Cu敏感、Cd和H202敏感的酵母突变体中互补表达,发现其对重金属Cu和Cd均有较强的螯合能力,而对H202胁迫则没有回补能力,说明其不能直接参与细胞内H2O2的清除。在转录水平上,LbMT2a、LbMT2b以及LbMT3c和LbMT4在双色蜡蘑与植物根系共生过程中表达量显著高于其他LbMTs.进一步对这8个基因上游1500bp区域进行生物信息学分析,发现上述4个LbMTs基因的启动子区域存在多个与营养元素响应相关的转录因子结合位点。与此同时,我们研究了单拷贝基因LbMT1在Cu、Cd、Zn以及H202胁迫下的表达情况。荧光定量PCR结果显示,LbMT1转录产物在细胞内丰度较高,且只有在高浓度的Cu胁迫下,表达量才显著提高。此外,我们以已知的担子菌门真菌MTs基因为探针,在NCBI和JGI已经公布的真菌基因组和转录组数据库中进行大规模比对、拼接、寻找ORF、去冗余,最终发现了一类广泛存在于担子菌门真菌基因组中的MTs基因家族,其具有三个特征：1)含有3-4个外显子,且第一个外显子较短；2)具有螯合重金属Cu和Cd的能力；3)在蛋白C端具有一个保守的7半胱氨酸残基结构域。这是首次在除子囊菌门真菌以外发现的广泛存在的真菌MTs基因,并且多个此类MTs基因在真菌与植物形成共生结构的过程中表达量发生显著变化。这种新的真菌MTs基因家族的发现,为将来研究这类小分子多肽在植物-真菌互作过程中发挥的具体功能和调控机制提供了重要线索。