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逆境胁迫影响植物正常生长发育,进而导致植物在生理、形态、生化和分子结构等方面的一系列变化。由于传统育种的局限性,通过发掘植物抗逆基因资源改善植物抗逆性具有重要意义。植物自身存在多种抗逆机制,如类胡萝卜素和谷胱甘肽(Glutathione,GSH)。类胡萝卜素是植物体内一类重要的色素,能够减少UV-B辐射对植物的损伤,因此可以开发植物类胡萝卜素合成关键基因进而通过转基因技术提高植物耐逆性。牦牛儿基牦牛儿基焦磷酸(Geranylgeranyl diphosphate,GGPP)是类胡萝卜素生物合成的前体,其合成由GGPP合成酶(GGPP synthase,GGPS)催化完成。本研究从枸杞中分离了LcGGPS1和LcGGPS2。LcGGPS1/2分别编码358/365个氨基酸的蛋白质,分子量分别为38.79/39.91 kD。多重序列比对结果显示这两个蛋白皆含有7个高度保守区域。本研究构建了植物重组表达载体,并将LcGGPS1/2基因成功整合到烟草基因组中。LcGGPS1转基因烟草类胡萝卜素含量与对照组没有显著性差异,而LcGGPS2转基因烟草总类胡萝卜素含量、玉米黄质、新黄质和叶黄素含量均显著性提高。UV-B辐照处理后,受试烟草光合速率、气孔导度、蒸腾作用、Fv/Fm、叶绿素a和叶绿素b含量呈下降趋势。LcGGPS1转基因烟草与野生型烟草下降幅度较LcGGPS2转基因烟草更明显。UV-B辐射处理后,受试烟草叶片发生萎蔫和皱缩,局部细胞坏死。LcGGPS1转基因烟草和野生型烟草DAB染色和NBT染色比LcGGPS2转基因烟草染色更深,表明UV-B辐射对前者伤害更严重,对后者伤害较轻。因此,过表达LcGGPS2可提高植物中类胡萝卜素含量,可以提高植物对UV-B辐射的耐受性。随着工业的发展,土壤重金属污染严重,解决此问题迫在眉睫,开发重金属应答中的限速酶基因,将为植物修复重金属污染的土壤提供可应用的基因资源。本研究分离了枸杞谷胱甘肽合成酶(Glutathione synthetase,LcGS)基因,并分析了枸杞LcGS在不同时间镉(Cd2+)胁迫下表达量的变化,LcGS表达量随着胁迫时间的延长而增强,胁迫9 h、12 h和24 h后LcGS表达量维持在较高水平。同时构建了植物双元表达载体并将LcGS基因成功整合到烟草基因组中。Cd2+处理下,转基因植株GSH、植物螯合肽(Phytochelatins,PCs)和叶绿素含量比对照组明显高,即转基因植株对重金属的耐逆性比对照组更强。因此,在植物中过表达GS将是植物修复重金属污染的一个有效的策略。