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我国酸性土壤主要分布于华南地区,其面积与酸化程度日益增大。铝毒是酸性土壤中的主要限制因素。在酸性条件下尤其是当pH<5.0时,铝会以毒性强的Al+离子释放到土壤中抑制植物根系生长,影响植物对水分和养分的吸收,从而影响植物的生长。近年来,虽然有许多关于植物耐铝机理的研究,但该领域整体上仍处于理论与探索的阶段,仍需更多的实验数据支持。本课题的前期研究表明耐铝丹波黑大豆bHLH30转录因子受铝胁迫诱导表达,转该基因烟草株系相对于野生型烟草表现出较强的耐铝性。推测bHLH30转录因子与植物的耐铝性相关。为进一步阐明丹波黑大豆bHLH30转录因子提高植物耐铝分子机理,本研究以丹波黑大豆中的STOP1转录因子及柠檬酸转运蛋白基因MATE75为研究对象,通过在转bHLH30基因烟草中过表达这些基因的启动子,考察其对这些启动子的调控情况,鉴定这些基因是否为bHLH30转录因子下游调控基因,同时并对MATE75基因提高植物耐铝性的功能进行了研究。主要获得了以下研究结果:NCBI上查找大豆的STOP1和MATE75基因,并对其上游序列进行分析,通过查找顺式作用元件的分布确定了两基因具有起始转录活性的上游序列区域,即启动子序列。两启动子长度分别为1237 bp和1087 bp。提取50μM AlCl3处理12h的丹波黑大豆幼苗DNA,克隆STOP1启动子和MATE75启动子序列,通过Gateway法构建启动子的植物表达载体pHGWL7-GmSTOP1P和pHGWL7-GmMATE75P,并转化转GmbHLH30基因烟草,获得转GmbHLH30和STOP1启动子或Mate75启动子双基因烟草,STOP1启动子和MATE75启动子均表现出具有启动子活性。这些结果表明GmbHLH30转录因子可以调控STOP1和MATE75基因的表达。提取铝处理12 h的丹波黑大豆根中的RNA并反转录cDNA,克隆GmMATE75基因的编码序列,用Gateway法构建植物过表达载体pK2G7-GmMATE75,转化野生型烟草构建GmMATE75转基因烟草株系。铝胁迫下转GmMATE75烟草的相对根伸长率,细胞柠檬酸含量以及抗氧化酶活性均高于野生型烟草,而细胞多糖,丙二醛和过氧化氢含量则低于野生型烟草,表明转GmMATE75型烟草具有更强的耐铝性,GmMATE75基因具有抗铝作用。综上所述,丹波黑大豆GmbHLH30转录因子能够调控转录因子STOP1,进一步调控STOP1下游基因的表达,同时能调控结构基因柠檬酸通道蛋白基因MATE75启动子,促进MATE75基因表达,提高植物的耐铝能力。