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土壤重金属污染已成为全球最严重的环境问题之一。重金属污染具有隐蔽性,持续性和不可逆性。土壤镉(Cd)污染不仅会对人类健康带来严重的危害,并且通过食物链的富集使食品受到污染。目前,植物修复技术是解决土壤重金属污染有效途径之一,而筛选和克隆植物Cd耐受基因并阐明其作用机理是植物修复技术获得成功的关键。本研究通过筛选化学诱导型启动子激活标记系统构建(XVE-tagging T-DNA)的拟南芥突变库,获得了Cd耐受功能获得型的突变体,命名为xcd3-D。围绕该突变体进行了相关研究,并获得了如下结果:(1)通过Tail-PCR技术克隆xcd3-D突变体的突变基因XCD3,发现该基因编码一个拟南芥WRKY转录因子WRKY13。(2)为进一步验证XCD3基因的功能,构建WRKY13过表达转基因植株,筛选和鉴定了wrky13突变体wrky13-1和wrky13-3,并对其发育表型和Cd胁迫响应进行分析,发现WRKY13基因的过表达和突变对拟南芥植株的发育无显著影响;然而,在镉胁迫下,WRKY13过表达植株对Cd耐受性增强,而WRKY13的功能缺失导致植株Cd胁迫的敏感性增加。进一步测定了这些植株组织中的Cd含量,发现WRKY13过表达植株Cd积累减少,而WRKY13的功能缺失导致植株Cd积累增加。这些结果表明WRKY13可能通过降低植株的Cd积累来正调控拟南芥Cd胁迫耐受。(3)研究了WRKY13基因的表达模式,结果表明:WRKY13基因在拟南芥植株的根部和茎部大量表达,且其被Cd胁迫诱导表达。用激光共聚焦显微镜分析,发现WRKY13蛋白定位于细胞核。(4)进一步研究WRKY13正调控拟南芥Cd耐受的分子机制,发现WRKY13基因不参与GSH-PCs介导的重金属解毒途径的调控,同时也不依赖Pb解毒途径和Fe平衡调解途径。(5)PDR8是一个特异性Cd离子外排泵。利用qRT-PCR技术分析发现,与野生型相比,PDR8的转录水平在wrky13突变体中显著降低,而在WRKY13过表达植株中显著升高。利用烟草瞬时表达系统、ChiP-qPCR、EMSA技术分析,发现WRKY13能够直接结合PDR8启动子上激活PDR8基因的转录。进一步构建双突变体wrky13-3/35S:PDR8、35S:WRKY13/pdr8和wrky13-3/pdr8,并进行Cd胁迫遗传表型分析,结果表明WRKY13作用于PDR8的上游正调控Cd耐受性。总之,本研究鉴定了一个正调控植物Cd耐受的基因WRKY13,并证实了WRKY13直接激活编码Cd外排泵PDR8基因表达来降低Cd积累,从而增加植株对Cd胁迫的耐受性。该研究不仅有助于揭示植物响应重金属胁迫的分子调控的新机制,而且为农作物遗传改良及从源头上控制食品安全提供了新的基因资源和技术途径。