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近年来，土壤重金属（Hg、Cu、Pb、Cd、Ni、Mn等）污染已成为世界性的重大环境问题，利用植物修复技术来治理重金属污染已成为一项研究热点。金属硫蛋白(Metallothioneins，MTs)，化学名为金属硫组氨酸三甲基内盐，是一种低分子量、富含半胱氨酸可结合重金属的蛋白质，它广泛存在于人体、动物、植物以及微生物体内，且理化性质基本一致。它可被不良刺激、金属、激素等诱导合成。金属硫蛋白参与重金属的解毒作用，体内微量元素的储存、转运和代谢，拮抗电离辐射，清除自由基，还与机体生长发育、延缓衰老及某些疾病有关。目前，已有很多MT克隆和利用转基因技术过量表达MT以提高重金属积累量和耐受性的成功报道。
本实验以龙葵为实验材料，利用RT-PCR技术分离到5个编码Ⅱ类MT和3个编码Ⅲ类MT的cDNA克隆，并运用生物信息学方法进一步分析了龙葵SorMT2a基因核酸序列及氨基酸序列。然后选择其中的2个长度不同的Ⅱ类MT编码基因SorMT2a(EU760481)和SorMT2c(EU760483)进行了功能分析，构建植物表达载体转化烟草，通过PCR验证了基因的表达情况并将野生型和转基因植株在添加不同浓度CdCl2的MS培养基中进行了Cd耐受性试验，主要研究结果如下:
1.本实验获得的5个type2MT编码基因的cDNA中，SorMT2a、SorMT2b序列相似性很高，均编码82个氨基酸残基，推导出的氨基酸序列只有2个氨基酸残基不同;SorMT2c、SorMT2d和SorMT2e序列相似性也很高，均编码77个氨基酸残基，推导出的氨基酸序列只有1或2个氨基酸残基不同。SorMT3a、SorMT3b序列相似性很高，均编码63个氨基酸残基，推导出的氨基酸序列只有4个氨基酸残基不同;SorMT3c编码65个氨基酸残基，与SorMT3a、SorMT3b均有7个氨基酸残基差异。
2.CLCMainWorkbench5分析SorMT2a蛋白序列表明其含有17.1％Cys;SorMT2a蛋白分子量为8283.59Da，等电点(p(I))为6.7;蛋白的疏水性为1，有两个蛋白质超家族区，均为植物金属硫蛋白家族，有46.2％的可能存在于叶绿体内。分子进化和氨基酸序列比对分析表明龙葵与辣椒（Capsiumchinense，CAI51310）的亲缘关系最近，同源性为87％;与黄麻（Corchorusolitorius，ABS72197）的亲缘关系最远，同源性为45％。
3.成功构建植物表达载体pROKⅡ-SorMT2a和pROKⅡ-SorMT2c，通过农杆菌介导法将其和空载体转化烟草并通过PCR验证了基因的表达情况，发现转化率很高，可达90％。转SorMT2a和SorMT2c基因烟草对镉的耐受性不同，与野生植株相比，有的转SorMT2a基因植株在MS培养基中的CdCl2浓度达到200μM时仍然生长良好，生物量和株高均大于野生型植株;而转SorMT2c基因植株对镉的耐受性没有提高。这说明SorMT2a基因在植物对Cd的耐受性中起作用，而SorMT2c基因则不起作用，从而也说明了同一类基因不同家族可能具有不同功能。