重金属污染胁迫下红树植物秋茄应答基因的克隆与功能研究

红树林是"海洋卫士"，其生态系统被誉为"地球之肾"，具有十分重要的生态功能与作用。由于环境污染日趋严重，红树林遭受到前所未有的破坏，维护和修复这一生态系统已迫在眉睫。目前众多研究表明红树林湿地具有净化污水等植物修复作用，但这些研究绝大部分是从红树植物抗性生理生态方面进行阐述，极少有有关红树植物耐受重金属分子机理的研究。因此，克隆红树植物在重金属胁迫下应答基因，并研究其功能具有重要的科学意义。本项目以东方红树植物扩普种-秋茄为研究对象，开展重金属胁迫下应答基因的研究。利用cDNA RDA和RACE技术，克隆应答基因。通过构建合适的表达载体，在较理想的表达模式中研究应答基因的功能。并分析这些基因表达情况与重金属污染的关系。以从分子水平上揭示秋茄耐受重金属的分子机制，为利用红树植物进行河口、海湾等近岸海域湿地生态系统中重金属污染的植物修复提供科学依据。

在国家自然科学基金的资助，项目顺利完成。本项目研究了红树植物秋茄在重金属（镉、锌、铅）胁迫下，克隆其应答基因并研究它们的功能及其之间的相互关系。筛选到有意义差异基因K265、K394和K408，并对它们进行了详尽的表达功能研究。结果表明红树植物秋茄在受到重金属胁迫时，会启动多种代谢系统，协调表达，维持植株在逆境中的正常生长发育。特别是植物的分生组织活跃部位，其代谢的相关酶基因表现更活跃，以减少组织分化部位的损伤，提高植株的抗性能力；另一方面红植物秋茄的抗重金属性能不仅仅是上述有限基因负主要责任，是多基因或代谢途径共同相互作用的结果，因此开展不同处理下秋茄转录组的研究具有重要意义。本研究获得了不同镉离子处理下的秋茄转录组数据，并对相关数据进行了较全面的分析。结果表明秋茄的抗重金属性由众多复杂的代谢途径共同作用，且相关联的基因多。为后续全面研究秋茄抗重金属性能奠定了研究基础，为深度阐述秋茄抗重金属性能提供了有力的分子理论依据，对于红树林湿地的保护和修复有重要意义。其研究结果将陆续发表。迄今共有6 篇（已标注）SCI或EI 论文由本基金资助发表，另有三篇论文在投稿中。