环境污染问题越来越严重,其中土壤重金属对环境的污染日益加深,而土壤重金属污染治理与防治对确保障农作物的安全和产量有着重要意义。该实验课题主要研究拟南芥线粒体苹果酸脱氢酶基因mMDH2在调控镉胁迫响应中的功能研究,其表达可被外源添加的CdCl₂抑制。然而,其在镉胁迫信号下的一些功能以及应答机制尚不清楚。为此,围绕此问题进行了深入研究,具体研究结果如下:1.拟南芥T-DNA插入突变体mmdh2-1、mmdh2-2植株在CdCl₂胁迫条件下与WT植株相比,其表现出耐受,说明拟南芥中的mMDH2基因可能在镉胁迫条件下发挥重要作用。2.构建mMDH2过表达载体。使用特异性引物,通过PCR克隆mMDH2基因,将其连接到带有35S启动子的载体上;然后将35S::mMDH2载体转入到农杆菌GV3101菌株中,最后将其转入野生型的拟南芥体内,筛选获得阳性过表达植株。3.分析在Cd胁迫下mMDH2过表达植株的表型,发现与野生型相比,其表现敏感,表明拟南芥mMDH2基因在镉胁迫应答中起负调控作用。4.DAB染色结果分析发现,在镉胁迫处理条件下,mmdh2突变体植株中的H₂O₂含量明显低于野生型WT,而过表达植株中的H₂O₂含量明显高于WT;进一步测定突变体植株中MDA含量,表明了在CdCl₂胁迫处理条件下,mmdh2突变体植株中的MDA含量也低于WT,而过表达植株中的MDA含量高于WT;这些结果表明mMDH2基因可能通过ROS途径参与镉响应的调控。5.通过qRT-PCR技术分析镉胁迫相关基因的表达水平,发现在镉处理的情况下,mmdh2突变体植株中的PDR8基因的表达水平比野生型WT要高,而过表达只植株中比野生型低,表明mMDH2基因表达水平的改变会影响PDR8的基因表达。6.测定在CdCl₂胁迫下WT、mmdh2突变体和mMDH2过表达植株的根、茎镉含量,结果表明,突变体根部和茎部镉含量明显低于WT,而mMDH2过表达植株的根部和茎部镉含量却比WT要高,进一步说明mMDH2基因通过影响PDR8的基因表达,从而调节镉积累参与到对Cd胁迫响应的调节。总之,拟南芥mMDH2基因负向调节镉胁迫响应。该研究不仅揭示了植物对重金属镉胁迫耐受的新机制,而且为植物修复基因工程提供新的基因资源。