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转基因植物修复技术已经成为当前重金属植物修复技术中的一个重要策略。但由于重金属耐受及富集相关基因资源的缺乏、对植物富集耐受重金属的分子机制及生理基础还缺乏详细全面的理解,限制了基因工程技术在植物修复上的应用。本实验从东南景天(SedumalfrediiHance)叶片中分离Cd诱导表达的cDNA片段,拟找出耐受及富集镉相关基因,以期从分子水平上为阐述东南景天耐受或富集镉的机制提供一定理论依据。
本论文选取锌/镉超富集植物东南景天为研究材料,以100μMCdC处理12h、24h和48h的东南景天叶片混合mRNA为检测子(Tester),200μMKCl作相同时间处理的东南景天叶片混合mRNA为驱赶子(Driver),采用抑制消减杂交技术(suppressionsubtractivehybridization,SSH),以pGEM(R)-TEasy为载体转化JM109细胞构建了Cd胁迫下东南景天中差异表达cDNA文库。从文库中随机挑取58个克隆测序后获得29个片段大小为132~583bp的独立cDNA片段。对这29个cDNA片段的序列进行相似性分析发现,其中有7个cDNA片段与已报道的胁迫相关的功能基因相似性较高(79%~90%)。它们分别是与环境胁迫信号传导相关的S-受体蛋白激酶基因、LRR-受体蛋白激酶基因和Shaggy-相关的蛋白激酶基因;与重金属解毒相关的谷胱甘肽S-转移酶基因、醌氧化还原酶基因、醇脱氢酶基因;及调控转录相关的类基础转录因子。
上述结果表明,东南景天在Cd胁迫下,可能通过受体蛋白激酶及Shaggy相关的蛋白激酶传导胁迫信号,经转录因子调控相关基因表达,而谷胱甘肽转移酶、醌氧化还原酶及醇脱氢酶可能在东南景天耐受Cd胁迫中发挥作用。