重金属是植物生长过程中重要的非生物胁迫因子,会直接危害植物的生长状态和细胞的各项生理代谢功能。植物在进化过程中形成了不同的机制以减少重金属离子镉和铜等胁迫对植物造成的伤害,谷胱甘肽代谢途径是重要机制之一,其中GR的作用十分关键。GR可将氧化型GSSG还原成还原型GSH,以高GSH/GSSG比例来保持植物细胞的高还原性,从而提升植物清除ROS的能力。百合是常见的花卉植物,具有观赏性强、适种范围广、繁殖快等优点,所以改造价值很高。但其对重金属的抵御能力较弱,因此可以通过分子水平改造,培育出对重金属具有高耐受能力的百合,从而达到抵抗和修复重金属环境的目的。本研究旨在使用模式植物烟草对抗逆基因LcGR进行功能验证,并进一步将该基因应用于花卉绿化植物百合中。本研究获得的成果如下:1.将从枸杞中克隆得到的LcGR基因在模式植物烟草中过表达后,检测铜离子和镉离子处理后烟草的株高、MDA含量、叶绿素含量、谷胱甘肽还原酶和过氧化氢酶活性等指标,发现转基因植株受重金属离子伤害程度较小,生长优势明显,生物酶活性显著提高,表明导入该基因可显著提高烟草对金属铜和镉离子的耐受性。而且在所有转基因株系中,GR-10的耐受能力最强;2.本研究为了提高百合对重金属胁迫的耐受力,并进一步改善周围的土壤环境。以百合为材料,先利用正交试验优化百合鳞片的组培再生体系。结果表明,使用MS+2 mg/L 2,4-D+0.1 mg/L NAA+90 g/L蔗糖配比的培养基来诱导鳞片膨大的效果最佳;使用MS+1.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+30 g/L蔗糖配比的培养基来诱导鳞片直接分化的效率最高;使用MS+2.5 mg/L 2,4-D+0.4 mg/L TDZ+60 g/L蔗糖配比的培养基来诱导鳞片间接分化的效率最高。再通过农杆菌介导法将LcGR基因转化到百合中,并优化了体系的各影响因素,最终获得了转基因植株。结果表明,在农杆菌OD₆₀₀为0.6,受体预培养3 d,侵染40 min,AS浓度为200μM的条件下,鳞片的遗传转化效率最高,阳性率高达17.50%。在农杆菌OD₆₀₀为0.4,受体预培养5 d,侵染40 min,AS浓度为200μM的条件下,愈伤组织的转化率最高,高达12.60%;3.本研究对得到的转基因百合进行铜离子和镉离子的胁迫处理,并检测其根长、株高、MDA含量及GR和CAT生物酶活性等。结果显示,转基因植株的各项指标均显著高于非转基因对照,表明在百合中过表达LcGR基因可显著提其对重金属的耐受性,为植物修复重金属环境奠定了一定的研究基础。