蕨类植物,由于其独特的演化位置和形态结构的多样性,在植物界具有非常重要的地位。其中,水蕨被用作研究遗传,生物学,细胞学,分子生物学的模式物种。近年来,蕨类植物越来越受到人们的关注,随着分子生物学技术在种子植物中应用不断的完善和成熟,人们也开始用这方面的方法和技术探究蕨类植物生长发育和代谢的分子机制。本文正是在这样的背景下,从分子水平上对水蕨进行研究,应用基因工程技术,采用RACE方法克隆了水蕨的Fe-SOD基因,转入大肠杆菌中进行表达。并对表达蛋白进行了纯化,鉴定。同时,通过胁迫水蕨配子体在不同环境的生长,检测水蕨中Fe-SOD的功能。　　 本研究通过简并引物,首先从水蕨中得到一个458bp的Fe-SOD核心片段。再通过RACE的方法,分别进行5’RACE和3’RACE,得到5’和3’两个亚克隆,分别获取了382bp的5’端片段和691bp的3’端片段。最后通过已知的序列设计特异性引物,克隆得到1212bp的Fe-SOD的完整序列,该序列编码266个氨基酸。　　 通过生物信息学分析可以看出,此Fe-SOD的核酸序列与其他植物的序列具有较高的同源性。该酶的氨基酸序列中含3个Fe-SOD的保守序列:FNNA、FGSGW、WEHAYY。同时与其他植物的Fe-SOD氨基酸序列也具有很高的同源性。　　 将该Fe-SOD目的片段与pET32a载体连接后转化入大肠杆菌BL21,之后用1mM的IPTG诱导6h,表达形成一个大小43KD的蛋白,与预计大小符合。得到的重组蛋白经过纯化后制备抗体,将该抗体应用于检测水蕨逆境胁迫下的Fe-SOD的表达。　　 水蕨配子体在低温胁迫4℃下持续处理72小时候后,通过Western-blotting检测发现,在8小时到12小时之间,Fe-SOD的表达量达到最高,而此后骤然下降,说明当植物在寒冷环境下时,Fe-SOD在发挥作用,随着胁迫时间的延长表达量增大,但是当24小时候后,表达量明显下降,因为此时水蕨配子体的整体开始萎蔫。而72小时候,部分的配子体已经死亡或停止生长,所以此时Fe-SOD的表达量也已经非常小了。也就是说,Fe-SOD在一定时间内可以帮助植物抵御不良环境,但并不能长时间有效。　　 水蕨配子体在不同的光照胁迫下处理24小时候后,虽然这些配子体从外形来看并没有明显差异,但通过Western-blotting检测发现,无论配子体处于是低光照还是高光照条件下,Fe-SOD的表达量都有所上升,而在培养箱光照强度下,Fe-SOD的表达量相对较小,说明光照过高或者过低对植物体来说都是一种不良的刺激,低光照会导致光照不足,而高光照会造成光抑制。在这样的情况下植物体内会过多的产生氧自由基。此时Fe-SOD发挥作用清除植物体内由于受到过强或过低光照而产生的氧自由基,故而表达量增高,以保护细胞免受伤害,帮助植物抵御不良环境。　　 蕨类植物作为植物界中重要过渡的类群,是研究进化不可缺少的重要环节。另外,蕨类植物中还有许多非常重要植物类群,有的是珍贵的药用植物,有的是特殊的抗逆植物,研究这些蕨类植物的功能基因以及代谢途径对医学,农业,食品,等方面都具有重要价值,对人类的生产和发展,既有重要意义。但是目前蕨类植物中还未有成熟的转化体系,给蕨类的分子机制和功能基因研究带来了一定的困难。同时蕨类中已知的序列信息相对比较少,也是其分子生物学研究进展相对较慢的因为之一。本研究得带的成果为蕨类的功能基因研究提供了一定的数据和参考。