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土壤重金属污染是全球面临的重大环境问题之一。土壤重金属污染可通过农作物吸收而进入食物链严重影响食品安全并危及人类健康。植物修复基因工程技术是有效解决土壤重金属污染的重要技术途径之一,而该工作的关键在于对植物积累和耐受重金属分子机制的阐明以及关键调控基因的发掘。 从基因差异表达谱数据库中我们发现bZIP19基因表达水平受到铅胁迫诱导,表明该基因可能参与铅胁迫响应。为进一步研究该基因功能,我们从美国种子资源库获得了该基因敲除的突变体bzip19-1和bzip19-2,并利用分子生物学方法获得了许多实验材料,对其进行了研究,获得结果如下: 1.对bZIP19基因进行了组织特异性表达分析,结果显示,bZIP19基因在拟南芥组织中均有表达,在苞叶、茎、花中表达较高,在莲座叶中表达量最少。 2.对铅胁迫响应下bZIP19基因的表达水平进行了分析,结果表明,0.5mM Pb(NO3)2处理野生型3小时后基因bZIP19表达量是对照水平的2.8倍,0.75mM Pb(NO3)2处理野生型1.5h是对照水平的3倍。 3.构建了bZIP19与GFP的融合蛋白,在小叶烟草中进行了瞬时表达,激光共聚焦显微镜观察发现,bZIP19-GFP定位在细胞核中,这与bZIP19基因预测为转录因子的结果相吻合。 4.利用野生型拟南芥为对照,对bzip19-1,bzip19-2突变体进行了重金属胁迫的表型分析。我们发现,与野生型相比,突变体bzip19-1,bzip19-2对铅胁迫敏感。0.5mM Pb(NO3)2胁迫条件下,突变体bzip19-1,bzip19-2植株的根长明显短于野生型;量化数据显示,突变体的根长与鲜重也明显低于野生型。在重金属镉胁迫条件下,突变体bzip19-1,bzip19-2与野生型相比无明显差异。 5. bZIP19基因过量表达导致植株对铅胁迫的耐受,过表达植株的根长明显长于野生型。 6.我们对bZIP19在重金属铅胁迫响应中的调控机理做了探索性研究。选择AtPDR12等潜在下游基因启动子驱动的报告质粒,与35S:bZIP19过表达载体,在小叶烟草中进行了瞬时表达分析。实验结果显示,AtPDR12基因在bZIP19过表达载体存在与否的情况下表达水平差异较大,说明AtPDR12基因有可能是bZIP19的下游靶基因。 以上结果将有利于研究重金属在植物中的响应,阐明基因bZIP19在铅胁迫中作用机理。