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土壤重金属污染目前已成为全球性问题。重金属镉(Cd)作为一种非生命活动所需的常见污染物，在土壤中以低浓度存在时，便可以对生物体产生极强的毒性，影响农作物的生长发育。研究发现，Cd可以富集在土壤中，被植物作物所吸收，从而进入食物链中危害动物和人的健康。而其中植物对重金属Cd的吸收运输无疑是非常值得关注的问题。大豆作为重要的经济作物，对土壤中重金属Cd的吸收转运还鲜见报道。本研究主要在分子水平上对大豆镉运输相关基因进行了克隆，并对其功能作了进一步验证，为大豆抗重金属育种提供理论基础和基因资源。 本研究主要内容包括：⑴总结前人的研究结果发现，在拟南芥和水稻等模式植物中Nramp蛋白家族与二价重金属，甚至是Cd转运吸收关系密切。利用拟南芥和水稻Nramp蛋白的基因序列在大豆基因组数据库中比对，发现了5个相似的序列Nr amp1、2、3、5、6。拟南芥、水稻、大豆Nramp蛋白的氨基酸序列比对结果也证明，它们有共同的保守的功能结构域。在大豆经Cd胁迫后各组织中5个Nramp基因的RT-PCR结果表明，Nramp1、5基因的表达水平在Cd处理两天后明显下降。推测这是大豆对于镉毒性响应的一种方式，下调Nramp1、5基因的表达，减少Nramp蛋白的生物合成，从而使Cd的吸收量降低。之后的经Cd胁迫的大豆根转录组测序结果也佐证了Nramp基因的功能猜想。⑵为了对大豆Nramp蛋白家族的功能验证，本研究在大豆的小粒豆品种中克隆到了这5个Nramp基因序列。5个基因的cDNA序列长度大约都在1600 bp左右，编码500～550个氨基酸，蛋白具有10～12个跨膜结构域，是典型的膜蛋白，符合植物中Nramp蛋白家族的功能标志。⑶根据克隆得到的5个Nramp基因序列，本研究进一步克隆了基因序列上游3000 bp长度的启动子序列，并构建了稳定的35sPro∷Nramp(n)∷GFP过表达载体、Nramp(n)Pro∷Gus表达载体以及Nramp基因的RNAi表达载体。⑷为进一步验证大豆Nramp基因功能，将35 sPro∷Nramp(n)∷GFP过表达载体转入龙葵以进行地上部分的研究。而龙葵转化阳性植株种植在含有丰富金属离子的全营养黑土中以自来水浇灌时出现植株矮小，叶片发黄坏死和落果等性状，这是受金属胁迫的典型表现。调整栽培条件，将金属离子的影响尽量降低之后，这些性状得以改善。这一结果证明了大豆Nramp蛋白在金属转运吸收方面起着重要作用。