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利用观赏植物净化环境中的甲醛(Formaldehyde,HCHO)污染不仅简单易行而且美观环保,但是天然植物吸收和代谢HCHO的能力有限,因此需要对植物吸收与代谢HCHO的调控机理进行研究,获得通过基因工程改善植物吸收与代谢HCHO的遗传操作策略。14-3-3蛋白是植物细胞中一种调控蛋白,参与植物对多种非生物胁迫的应答。二价阳离子如Mg2+以及多胺如精胺和亚精胺可与14-3-3蛋白结合并引起14-3-3蛋白靶蛋白结合区的构象改变,从而参与调节植物中14-3-3蛋白与靶蛋白相互作用。本研究以模式植物烟草为实验材料,通过生理生化方法考察外源添加Mg2+、精胺和亚精胺对烟草叶片应答液体和气体甲醛胁迫及其吸收与代谢HCHO的影响,分析甲醛胁迫下烟草叶片中不同14-3-3基因的表达谱,通过转基因操作获得14-3-3基因表达改变的转基因烟草,并验证了 14-3-3蛋白对烟草HCHO吸收的调控作用,获得的主要研究结果如下:1、在4 mmol·L-1的液体HCHO中添加Mg2+以及精胺和亚精胺处理离体烟草叶片,结果说明施加Mg2+(5 mmol·L-1)、精胺(100μmol·L-1)和亚精胺(200μmol·L-1)可以显著高烟草叶片对溶液中HCHO的吸收效率与代谢能力。这些14-3-3蛋白互作激活剂可以减少HCHO胁迫下叶绿素降解并提高抗氧化酶活性,从而增强烟草对液体HCHO的抗性,减少烟草叶片的过氧化损伤,因此增加烟草叶片对液体HCHO的吸收(吸收效率提高 33%～40%)。此外,外源施加 Mg2+和精胺时烟草叶片对内源[U-13C]Gluc和[U-13C]Fruc的消耗降低,代谢谱中除了产生原来的代谢产物[U-13C]Gln、[U-13C]Asn外,还出现新的代谢产物[4-13C]Glu、和[3-13C]Asp、[U-13C]Mal以及[U-13C]PEP,推测 14-3-3 蛋白可能通过调控烟草HCHO代谢途径中相关酶(MDH和GS)的活性增强了烟草叶片对液体HCHO的代谢。2、用Mg2+以及精胺和亚精胺预处理烟草植株3 h后,以气体HCHO对烟草植株进行胁迫处理,结果表明Mg2+、精胺和亚精胺预处理能提高烟草植株对1、3和5 mg·m-3气体HCHO的吸收能力,其中精胺的效果最显著,使气体HCHO的吸收效率提高24%～37%。气体甲醛胁迫下Mg2+以及精胺和亚精胺的应用可保护叶绿素、调控抗氧化酶系统活性,延缓MDA和H2O2的积累,减轻烟草叶片的氧化损伤,但对气体HCHO的代谢没有影响。3、RT-PCR分析烟草14-3-3基因的表达谱,结果表明仅有14-3-3c和14-3-3g两个基因同时在液体和气体HCHO胁迫下表达有显著的差异。用Gateway技术构建差异表达基因的过量表达(pK2-35S-14-3-3)和干扰表达(pK7-35S-14-3-3-I-14-3-3)载体,转化烟草获得转基因植株验证14-3-3蛋白的调控作用,进一步分析结果表明,过量表达14-3-3c基因(kc1)和14-3-3g基因(kg1)增强了烟草对HCHO的抗性,转基因烟草对液体HCHO的吸收能力分别提高10%和13.1%,证实了 14-3-3蛋白对烟草应答HCHO胁迫和吸收的调控作用,为通过基因工程手段提高植物修复HCHO污染能力提供了新的操作策略。