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金属硫蛋白(metallothionein,MTs)是一类富含半胱氨酸(Cys)且具有金属结合能力的低分子量蛋白,广泛分布于微生物、植物以及动物中,植物MTs参与了细胞中金属稳态、解毒以及活性氧(ROS)清除过程。为阐明超积累植物伴矿景天的重金属耐性和解毒的分子机理,分离相关基因,本论文克隆了伴矿景天中的两个金属硫蛋白基因,并对其结构、表达特征及功能进行了研究。取得的主要研究结果如下:利用RT-PCR和RACE技术,从伴矿景天叶片中成功克隆到两个金属硫蛋白基因,分别命名为SpMT2a(GenBank登录号:KJ817855)和SpMT2b(GenBank登录号:KJ817856)。序列分析表明,SpMT2a和SpMT2b都含有一个240 bp的完整开放阅读框(ORF),编码79个氨基酸残基,基因组序列都含有一个内含子,大小分别为99 bp和 240 bp生物信息学分析表明,SpMT2a和SpMT2b氨基酸序列与拟南芥、丹参和天蓝遏蓝菜的MT2s序列一致性达60-70%,均含有14个半胱氨酸(Cys)残基,这些Cys残基在肽链中具有典型的排列方式,即在N端按照CC、CXC、CXC、CXXC,C端按照3个CXC的方式排列。系统进化树分析表明,SpMT2a与白三叶草TrMT2亲缘关系较近,而SpMT2b则与蒺藜苜蓿MtMT2亲缘关系较近。组织特异性表达分析表明,SpMT2b主要在地上部表达,SpMT2a在地上部和根部的表达量基本一致,且表达量明显高于SpMT2b。锌(Zn)或镉(Cd)均能够诱导SpMT2b表达的上调,但SpMT2a几乎不受Zn或Cd的诱导表达。构建了 p424-SpMT2a和p424-SpMT2b酵母表达载体,将其转入酵母金属硫蛋白CUP1及转录因子yap1缺失突变体中。功能互补试验表明,SpMT2a和SpMT2b的表达能够明显提高酵母突变体对100 μM Cu和60μM Cd的耐性。综上,SpMT2a和SpMT2b是Zn/Cd超积累植物伴矿景天中的金属硫蛋白基因,能够提高酵母菌对Cu或Cd的耐性,但在伴矿景天维持金属稳态或金属解毒过程中可能具有不同的作用。