柽柳耐镉胁迫分子机制解析及耐镉基因鉴定

采矿、化肥使用、污水灌溉等人类活动导致重金属镉（Cd）在土壤中过量积累。Cd 是植物生长 的非必需元素，对植物具有较大的毒性。Cd 被植物吸收后会通过食物链进入人体，危害人类健康。我国受到镉、砷、铅等重金属污染的耕地面积约占总耕地面积的 20%。镉污染造成的粮食安全问题日益 严重。因此，Cd 污染土壤急需治理。而植物修复技术是利用植物吸收土壤中的重金属，并将其富集到地上的易收获部分，该技术既高效且环保，被认为是最具发展前景的重金属污染土壤修复技术。利用基因工程技术，培育出生长迅速、生物量大、富集能力强、能够适应不同土壤或气候环境同时能富集 多种重金属的超富集植物具有重要意义。 柽柳分布于亚洲西部、中亚到我国新疆的广大干旱、盐碱地区，能在含盐量达 1%的土壤上形成天然林，是中亚生态系统的关键种。其优良的抗旱耐盐碱能力使之成为研究木本植物抗旱耐盐机理及耐盐碱基因克隆的理想材料。一般对柽柳的研究也多集中在其抗旱耐盐胁迫方面，而本研究发现刚 毛柽柳也具有很强的耐 Cd 胁迫能力。因此，本项目又对刚毛柽柳耐 Cd 胁迫分子机制进行分析，并从 中筛选鉴定耐 Cd 能力优良的基因，对关键耐 Cd 基因的抗逆机制深入研究。具体研究内容如下：利用 转录组技术建立了系统的柽柳响应 Cd 胁迫的基因表达谱，揭示了柽柳响应 Cd 胁迫的分子机理并从全 基因组层面鉴定了柽柳的 Cd 胁迫响应基因。筛选获得了一批受 Cd 胁迫明显应答的基因，通过转入酵 母、烟草等模式生物快速鉴定了这些基因的耐 Cd 胁迫功能。并揭示了这些基因所调控的耐 Cd 分子及 生理学机制，鉴定了调控柽柳抗逆的关键转录因子，利用这些柽柳耐 Cd 胁迫基因培育了耐 Cd 胁迫能 力优良的转基因林木。