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重金属及其污染物降低环境质量,通过在食物链中积累进一步危害人类的健康。植物修复作为一种环境友好型、既经济又有效的重金属净化方法而日益受到关注。本研究以转Nt PIC1基因烟草为材料,对其在重金属Hg2+、Pb2+胁迫条件下的功能进行分析,期望为进一步揭示Nt PIC1在植物重金属富集过程中的机制奠定基础。主要研究结果如下:1.转Nt PIC1基因烟草T3代植株的鉴定通过高铁培养基对转Nt PIC1基因烟草T2代种子进行筛选,得到了T3代植株的抗性苗,对抗性苗进行PCR鉴定和qRT-PCR鉴定,得到了3个纯合体株系。2.转Nt PIC1基因酵母对重金属Hg和Pb的响应通过醋酸锂转化法,经尿嘧啶缺陷培养基筛选以及PCR鉴定,使Nt PIC1基因成功转入酵母并在酵母中表达。通过酵母BY4741-pYES2和BY4741-pYES2-Nt PIC1对重金属Hg和Pb的响应实验发现,转化Nt PIC1基因的酵母对Hg和Pb具有敏感性。3.转Nt PIC1基因烟草T2代种子对重金属Hg和Pb的响应通过WT和Nt PIC1-OX植株的种子在含有重金属Hg和Pb培养基的萌发实验发现,与WT相比,Nt PIC1-OX植株在Hg胁迫下的种子萌发率较低,在Pb胁迫下幼苗存活率也较低,说明Nt PIC1-OX植株的种子对重金属Hg和Pb较敏感。4.转Nt PIC1基因烟草T3代植株对重金属Hg和Pb的响应通过WT和Nt PIC1-OX植株的幼苗在含有重金属Hg和Pb培养基的竖直培养实验发现,Nt PIC1-OX植株的根长抑制率更高,说明Nt PIC1-OX植株的根对重金属Hg和Pb更敏感。Hg和Pb胁迫下,观察WT和Nt PIC1-OX植株表型,发现在胁迫下,Nt PIC1-OX植株叶片受损伤程度比WT植株严重,叶绿素含量也低于WT植株,为了探究其原因,我们测定了植株在胁迫下的金属含量,发现Nt PIC1-OX植株根部铁含量低于WT,但地上部分铁含量高于WT,说明Nt PIC1-OX植株地下向地上转运铁的能力增强。而Nt PIC1-OX植株根部和地上部分重金属Hg和Pb含量均高于WT,说明Nt PIC1-OX植株能够吸收更多的重金属。5.铁相关基因表达的分析qRT-PCR分析了WT和Nt PIC1-OX植株在Hg和Pb胁迫下的铁相关基因的表达量。结果表明,在胁迫下,Nt PIC1、NtNRAMP1和Nt FER1在根中的表达量低于WT,在地上部分的表达量高于WT,NtIRT1在根中和地上部分的表达量均高于WT,说明Nt PIC1-OX植株地下向地上转运铁的能力强可能是依赖于这些铁相关基因的表达而实现的。6.Hg和Pb胁迫下植株生理指标的分析对WT和Nt PIC1-OX植株进行Hg和Pb胁迫处理,通过生理指标测定结果分析发现,在胁迫下,Nt PIC1-OX植株的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量及抗氧化酶活性均低于WT植株,而丙二醛含量、超氧阴离子含量和过氧化氢含量均高于WT植株,说明Nt PIC1-OX植株受损伤程度大,可能与吸收了更多的重金属有关。