蓝莓(Vaccinium spp.)对土质的要求极为严格,其铁营养具有明显的低效性。为改善这一现象,生产上常采用降低土壤的pH以增加土壤中有效Fe的浓度。但与此同时,酸性土壤使根际重金属活化,易引发毒害作用。目前蓝莓中金属离子的吸收、转运等相关机理尚不明确。ZIP转运蛋白能够转运锌、Fe、锰、铜、镉、镍、砷、钴等金属元素,其在植物根系吸收金属元素、长距离运输及地上部稳态维持等发挥重要功能,但对于蓝莓中ZIP转运蛋白的研究甚少。本研究基于对蓝莓转录组数据库分析,在克隆得到蓝莓ZIP转运子家族基因cDNA全长基础上,对其进行生物信息学分析,利用酵母功能互补与异源表达实验和拟南芥遗传转化实验,对蓝莓ZIP转运蛋白的功能进行鉴定。并通过水培试验分析蓝莓在不同金属元素处理条件下的生理响应,以期揭示蓝莓ZIP转运蛋白的生物学功能,并进一步阐明蓝莓中金属元素的吸收、转运机制,有利于改善蓝莓的矿质元素吸收低效性和缓解重金属污染对蓝莓的胁迫作用。具体研究结果如下:克隆得到了6个蓝莓ZIP家族基因,将其命名为VcZIP1、VcZIP2、VcZIP6、VcZIP7、VcZIP8、VcZIP11,其序列长度为750-1200 bp左右,相似度为20%-60%。系统发育树中,6个基因分别落入3个较独立的大类,说明其在植物内具有不同的功能。跨膜域分析显示,除VcZIP11金属离子结合区域位于比较靠前的位置,其余5个基因的金属离子结合区域都位于跨膜域的中间位置,这样的结构有利于金属离子的结合和蛋白质功能的发挥。而VcZIP11氨基酸序列长度相对于其他ZIP转运子短,初步推断VcZIP11在植物体内的表达量可能较低,其与金属离子的结合也相对不稳定。水培条件下,缺Fe处理使蓝莓叶内Fe元素含量下降了85%,根部下降了5%。6个基因表达量,除叶内VcZIP7外,均明显上调,为对照组的1.4-18.0倍。可见,6个基因均可能是蓝莓中的Fe响应基因。但过量Fe处理下,蓝莓各部Fe含量并无显著变化,这可能是与蓝莓的Fe营养低效性有关。过量Zn处理时,其根部VcZIP1、VcZIP2的表达下调了41%和73%,而VcZIP6的表达量在根部上调了130%,说明在蓝莓中VcZIP6可能是低亲和的Zn转运蛋白。过量Zn处理后蓝莓叶内VcZIP1、VcZIP7的表达量上调了34%和30%,暗示着VcZIP1、VcZIP7的上调表达可能是为了促进Zn从根部向地上部的转运。在低浓度以及高浓度Cd处理时,各个基因的表达量不同程度上调,可见上述基因的过量表达可能与植物拮抗Cd的毒害作用有关。酵母功能互补与异源表达实验结果显示,表达VcZIP1、VcZIP2、VcZIP6、VcZIP7、VcZIP8、VcZIP11的DDY4的Fe耐性均提高,处理组突变体酵母内Fe积累量是对照组的1.1-2.2倍。突变体Δzrc1内表达了6个蓝莓ZIP基因后对Zn耐受能力均降低,且突变体酵母的Zn的含量也下降了14%-50%。表达了VcZIP1、VcZIP7的Δzrc1对Cd的耐性降低,Cd处理组酵母内Cd含量下降了67%和81%。综上所述,VcZIP1、VcZIP2、VcZIP6、VcZIP7、VcZIP8、VcZIP11具有转运Fe和Zn的能力,VcZIP1、VcZIP7在酵母体内能够介导Cd的转运。拟南芥遗传转化实验,进一步证明VcZIP6、VcZIP7、VcZIP8具有转运Fe的功能。缺Fe条件下,野生型拟南芥和各超表达拟南芥植株均出现了叶片黄化、植株矮小等典型的缺Fe症状。50μM和100μM Fe·EDTA处理均能够在一定程度上恢复突变体植株的缺Fe症状,但是3个基因的超表达植株均在50μM Fe·EDTA处理下生长状况较佳。说明过量Fe也会在一定程度上抑制植株的生长。另外供应充足的外源Fe也能够恢复野生型拟南芥的表型,这表明可能存在低亲和的Fe吸收、转运机制,但是需要进一步的实验证明。