钼（Mo）是植物正常生长发育必不可少的微量营养元素。土壤中的钼主要以钼酸盐的形式被植物吸收,钼本身没有生物活性,只有与有机蝶呤复合形成钼辅助因子（Moco）才能发挥作用,Moco与动植物体内的钼酶结合完成细胞内重要的氧化还原反应。植物细胞内的主要钼酶包括硝酸还原酶、黄嘌呤脱氢酶、醛氧化酶和亚硫酸氧化酶,参与植物体内氮的同化、嘌呤降解、植物激素合成和亚硫酸盐解毒等关键生物学过程。钼在碳和氮的生物地球化学循环以及硫的同化过程中同样起着不可替代的作用。在农业生产中,酸性土壤中生长的植物常常会由于缺钼而产生缺陷表型,影响植物生长和农作物产量。因此,提高植物对缺钼的耐受能力和促进植物在低钼条件下钼的吸收对促进植物生长和保障农作物的产量具有重要意义。前期研究表明,拟南芥钼酸盐转运蛋白MOT1;1参与控制地上部钼的含量,但具体的机制还并不清楚。本课题通过分析拟南芥钼酸盐转运蛋白基因突变体mot1;1的表型,研究MOT1;1在拟南芥钼的吸收和转运中的功能,同时探究钼酸盐转运蛋白MOT1;1的亚细胞定位,阐明其影响植物吸收钼的可能作用机制。研究结果将有助于深入研究植物钼吸收的分子机理,提高植物在酸性土壤中钼的吸收,增强植物耐受缺钼胁迫能力,从而促进植物生长发育和提高农作物产量和品质。另外,根据mot1;1突变体的低钼敏感表型,筛选获得了低钼敏感表型恢复到野生型水平的回复突变体,并通过混池测序的方法初步确定了突变基因在染色体上的位置,为克隆突变基因和深入阐明MOT1;1参与拟南芥钼吸收的分子机制奠定了基础。具体研究内容和主要结果如下:（1）首先探究钼酸盐转运蛋白MOT1;1在低钼条件下拟南芥吸收钼过程中的功能。与野生型相比,mot1;1突变体对低pH条件更为敏感,生物量和地上部钼含量均比野生型显著降低。在低pH培养基中,钼的有效性明显降低。在低pH培养基上mot1;1突变体的生长受到抑制程度比野生型更为严重,而通过在培养基中添加适量的钼可以将这种缺陷表型回复到野生型水平,说明MOT1;1在低钼条件下拟南芥的钼吸收和转运过程中具有重要作用。（2）拟南芥硫酸盐转运蛋白与MOT1;1具有较高的序列一致性,可能参与钼酸盐的吸收。通过钼短期吸收实验表明,MOT1;1主要参与在低钼条件下钼酸盐的吸收。而在缺硫条件下,拟南芥主要通过硫酸盐转运蛋白SULTR1;1和SULTR1;2来吸收环境中的钼。分析不同钼、硫、铁含量生长环境对于拟南芥钼吸收的影响,发现缺钼和缺铁都会抑制mot1;1突变体吸收钼。钼和硫会竞争相同的转运载体,缺硫条件下拟南芥钼含量显著升高,高硫浓度则会抑制拟南芥对钼的吸收。（3）研究了在mot1;1突变体中表达MOT1;1的转基因株系耐低钼表型和钼吸收方面的特性。发现在酸性生长条件下,与mot1;1突变体相比,35S启动子或MOT1;1自身启动子驱动MOT1;1与GFP融合表达的转基因植物株系其生长表型可以恢复到野生型水平,钼含量水平也显著升高。通过荧光共聚焦显微镜观察转基因株系的GFP荧光,研究MOT1;1的亚细胞定位,结果表明MOT1;1是定位在线粒体上。以上结果说明MOT1;1是定位在线粒体中发挥功能。（4）通过分离野生型和mot1;1突变植株的线粒体,测定分离纯化后的线粒体中钼含量,发现mot1;1突变体的线粒体钼含量显著低于野生型。这些结果表明MOT1;1可能负责将胞质中的钼转运到线粒体中,维持胞质中钼的稳态。（5）对mot1;1突变体进行EMS诱变,构建了突变体库。利用mot1;1突变体的低钼敏感表型,筛选获得了低钼敏感表型恢复到野生型水平的回复突变体28-3。在酸性环境下,回复突变体28-3的生物量和钼含量比mot11;1突变体显著升高,接近野生型的水平,说明回复突变体28-3能有效补救mot1;1突变体的缺陷表型。通过将28-3与mot1;1进行杂交,构建F2定位群体。在低pH条件下,F2代出现了性状分离,极敏感单株数:极耐受单株数约为3:1,说明28-3为隐性突变体。通过将极端个体分别提取DNA,进行混池测序,将回复突变基因初步定位在2号染色体1Mb的染色体区间内。综上所述,拟南芥钼酸盐转运蛋白MOT1;1参与了根系钼的吸收,尤其是在低钼条件下吸收钼的过程中发挥重要作用。MOT1;1是定位在线粒体,可能负责将胞质中的钼转运到线粒体中,在维持细胞胞质中的钼稳态发挥重要作用。本文的研究结果有助于深入解析植物钼吸收的分子机制,为通过基因工程方法改良农作物,培育耐低pH植物品种以及提高植物钼吸收能力奠定了理论基础。