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重金属、干旱、盐渍和低温等各种非生物环境胁迫会使绿色植物的生长发育受到显著的影响，与其它环境污染物一样，放射性核素常常通过人类采矿、冶炼生产、核能利用以及战争等方式进入自然环境，其中137Cs、3H、90Sr、239Pu及235U等是非常常见的放射性核素，它们一旦进入土壤和水体环境会形成严重的放射性污染，对环境易造成持续长久的影响，最后通过食物链进入到人体，严重危害人类健康。由于以传统的技术对放射性污染环境进行修复，其修复代价昂贵，耗时巨大，不利于大面积的机械化操作。植物生物技术和分子生物学的发展为我们研究植物耐辐射分子机理和改进新的耐辐射品种开辟了一条新的途径。利用转基因生物技术改良植物品种，加强植物对各种逆境的胁迫抗性，特别是对放射性核素的抗性和耐受性，是目前治理核素污染的一种比较经济和有效的手段。 耐辐射异常球菌（Deinococcus radiodurans）R1是在极端环境中分离出来的一种球菌，对极端电离辐射、紫外线、干燥、强氧化剂和一些化学诱变剂显示出惊人的抗性。从耐辐射奇球菌中克隆出转录调节因子pprI基因，利用GroESL控制下的穿梭质粒，将pprI基因转入大肠杆菌中表达，并对转pprI基因的大肠杆菌(E.coli.)在非生物胁迫下的耐受性作了广泛的研究，在0.65M NaCl胁迫下，PprI蛋白表达菌株能正常生长，PprI蛋白提高了大肠杆菌细胞对盐胁迫和其他非生物胁迫（如氧化胁迫、渗透胁迫和热休克胁迫等）的耐受性。利用转基因技术，把pprI基因通过农杆菌介导方法转化到甘蓝型油菜植株（84100-18，玻里马细胞质雄性不育恢复系）中，转基因油菜植株表现出高达350mM的NaCl胁迫抗性。 本研究以本实验室转化了pprI基因的T2代甘蓝型油菜(Brassica napus L.)作为研究材料，通过露地盆栽试验和砂培实验，利用转基因油菜和非转基因油菜研究核素积累效应以及油菜对核素胁迫的生理响应，分析pprI异源表达对提高甘蓝型油菜核素抗性的作用。主要研究结果如下: 1、用0、0.5、1、5、10、20mmol/L的Cs+和Sr2+溶液分别单一处理转pprI基因与非转基因油菜种子，研究了油菜种子的萌发率、胚根长、胚芽长及单株鲜重。研究结果表明，随着Cs+和Sr2+两种盐溶液浓度的增大，种子的萌发都明显受到抑制，且浓度越大，抑制作用越强，萌发率越低;Cs+和Sr2+两种盐溶液浓度为20mmol/L时，种子萌发率最低。但在这两种核素的胁迫下，转pprI基因油菜种子的萌发率略高于非转基因油菜种子:Cs+胁迫时转基因种子萌发率为40.7％，而非转基因种子萌发率为32％;Sr2+胁迫时，转基因种子萌发率为41％，非转基因种子萌发率为35％。而种子萌发后，其胚根和胚芽长度会随着Cs+或Sr2+浓度的增大而减小，单株鲜重也呈现减少趋势，但转基因油菜萌发种子的胚根和胚芽长度大于非转基因油菜种子，说明转pprI基因油菜种子具有较强的Cs+或Sr2+抗性。 2、在砂土培养和壤土培养条件下，转基因油菜与非转基因油菜幼苗对Cs+或Sr2+的吸收量随着胁迫浓度的增加而增加。与非转基因油菜相比，转基因油菜根系中核素的含量大于非转基因油菜根系;但转基因油菜地上部分核素的含量却小于非转基因油菜，说明转基因油菜根部吸收和固着核素的能力高于非转基因油菜。 3、在不同浓度的Cs+或Sr2+胁迫下，随核素浓度增加，非转基因和转基因油菜苗叶片中的丙二醛(MDA)，脯氨酸(Pro)含量逐渐增加，根系活力均表现为不断减弱，植株叶片的可溶性蛋白、POD和SOD活性以及叶绿素都呈现先上升后下降的趋势;但在同一胁迫浓度(0.5、1、5、10mmol/L)和(0.5、1、5、10mmol/kg)的Cs+或Sr2+处理后，转基因油菜的丙二醛含量总低于非转基因油菜，转基因油菜的脯氨酸，叶绿素，可溶性蛋白含量，POD和SOD均高于非转基因油菜，而转基因油菜的根系活力也略高于非转基因油菜。研究表明:转pprI基因油菜比非转基因油菜具有更强的应对Cs+或Sr2+胁迫的抗性能力。 以上研究结果表明，转pprI基因油菜比非转基因油菜具有更强的应对Cs+或Sr2+胁迫的抗性能力，pprI基因作为转录调控因子参与了植物对核素胁迫的抗性应答过程，本实验对研究pprI基因功能，培育耐核素植物品种，指导转基因植物修复治理核素污染具有一定的意义，同时为抗逆分子育种提供理论依据。