在植物界广泛存在的金属硫蛋白（Metallothioneins,MTs）是一类可与金属离子结合的、富含半胱氨酸残基（10-30%）的小分子蛋白,可以被众多非生物因素诱导产生,其所具有的强烈的清除自由基和结合重金属离子的能力使其成为植物研究的热点。盐穗木（Halostachys caspica）金属硫蛋白HcMT含有78个氨基酸,其中半胱氨酸数量为14个,理论分子量为7.70 k D,理论等电点为5.05。生物信息学分析结果显示,HcMT符合典型的植物Type 2型MT序列特征,通过MEGA 4.0系统进化树分析与其它一些Type 2型MT进化起源表明,其和海蓬子（Salicornia brachiata）的亲缘关系较近,氨基酸相似性达93%。为研究HcMT的功能活性,将HcMT基因亚克隆至p GEX-6p-2原核表达载体上,在大肠杆菌BL21中表达,分离纯化融白蛋白GST-HcMT,通过原子吸收分光光度法测定GST-HcMT结合金属离子的量以判断其与金属离子的结合能力。结果显示,诱导表达的GST-HcMT分子量在34 k D左右,与预期一致,且通过Western blot进一步得到验证;诱导的同时添加金属离子,分离纯化GST-HcMT与金属离子复合物后,原子吸收结果表明其具有结合Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺的能力,结合量分别是对照的25倍、10倍、4倍和2倍,结合能力大小依次是:Cu²⁺>Cd²⁺>Zn²⁺>Pb²⁺。同时发现,工程菌pGEX-6p-2-HcMT/BL21具有耐受H₂O₂、NaHCO₃、Na₂CO₃的能力。将其亚克隆至pET32a原核表达载体,E.coli BL21表达后分离纯化融合蛋白Trx A-HcMT,Western blot鉴定其活性。采取与GST-HcMT相同的研究策略,发现Trx A-HcMT与GST-HcMT相比可以特异性的结合更多的金属离子,如Cd²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺。在Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺胁迫下,含pET32a-HcMT/BL21的工程菌繁殖速度明显优于含pET32a/BL21的工程菌。GST-HcMT与Trx A-HcMT的这种差异,可能与标签蛋白中半胱氨酸残基含量相关。为初步探索HcMT工业化生产的可行性,通过单因素实验及20 L发酵罐放大培养优化了影响转盐穗木金属硫蛋白大肠杆菌发酵培养基的成分及其它因素。优化培养基为:每900 m L培养基含蔗糖4 g,酵母浸粉24 g,蛋白胨8 g;每100 m L磷酸缓冲液含KH₂PO₄ 2.31g、K₂HPO₄?3H₂O 12.54 g,两部分分别灭菌后混合。蛋白表达条件为:乳糖6 mmol/L,诱导4 h。通过20 L发酵罐发酵培养,可使菌体量达到2.68 g/L,比摇瓶培养提高了31%,每克干重菌体结合的铜离子达到315.3 mg,比摇瓶培养提高了69%,适宜放大培养。为进一步研究HcMT基因的功能活性及其应用于植物修复的可行性,将HcMT构建至p CAMBIA1301植物表达载体,通过EHA105农杆菌介导浸染烟草。基因组PCR鉴定筛选到转p CAMBIA1301-HcMT烟草阳性植株,转HcMT基因烟草的各种非生物胁迫耐受性以及对不同金属离子的富集情况有待于进一步的研究。