铜锌超氧化物歧化酶(CSD)是植物响应逆境胁迫过程中的关键酶,其含量和活性与植物抗逆性密切相关。CSD基因已在多种植物中完成了克隆与功能鉴定,而关于结缕草CSD基因的报道很少。本研究以结缕草cDNA为模板,利用同源克隆法,从结缕草转录组数据库中获得了结缕草ZjCSD1基因,该基因编码一个含有152个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析表明:ZjCSD1基因编码蛋白为稳定的、亲水的、酸性、非分泌脂溶蛋白,含有CSD蛋白家族特有的保守结构域,具有典型的Cu2+和Zn2+结合位点;与小米、玉米等禾本科植物具有较高的同源性,亲缘关系较近。亚细胞定位表明ZjCSD1蛋白定位于细胞质中。采用实时荧光定量PCR研究该基因在不同组织中、不同胁迫处理下的表达模式,结果表明:ZjCSD1基因在结缕草的根、茎和叶中都有表达,且叶中的表达量最高;干旱胁迫(30%PEG)、盐胁迫(150 mM NaCl)和Cd2+胁迫(200 mg/l Cd2+)均能诱导ZjCSD1基因表达量上调,Pb2+胁迫(1 g/1 Pb2+)诱导ZyjCSSD1基因表达量下调。因此结缕草ZjCSD1基因响应干旱、盐和重金属胁迫。通过农杆菌介导法,在禾本科模式植物水稻中过表达ZjCSD1基因,成功获得并鉴定了 102个转基因水稻株系。转基因子代的表型有待后续试验探究。CSD的激活主要依赖于其铜分子伴侣蛋白,铜锌超氧化物歧化酶铜分子伴侣蛋白(CCS)是一种胞内铜转运蛋白,其功能是通过蛋白间相互作用,将铜离子运输给CSD,进而激活CSD。在本实验室前人研究的基础上,本文通过RACE扩增得到了ZjCCS基因ORF前的75个碱基序列以及3种不同长度的3’-UTR序列,同时发现ZjCCS基因可以从两个不同的转录起始位点开始转录。亚细胞定位分析表明ZjCCS全长蛋白定位于叶绿体,而去掉转运肽的ZjCCS蛋白定位于细胞质。采用实时荧光定量PCR研究ZjCCS基因在结缕草不同组织中的表达模式,发现ZjCCS基因在根、茎和叶中都有表达,且叶中的表达量最高,根中的最低。通过农杆菌介导法,在水稻中过表达ZjCCS基因,成功获得并鉴定了 30个转基因水稻株系。转基因子代的表型有待后续试验探究。此外,通过酵母双杂和BiFC证明了去掉叶绿体转运肽的结缕草ZjCCS蛋白能够与ZjCSD1蛋白在细胞质中互作,且ZjCCS第160～286个氨基酸区段在互作的过程中至关重要。综上所述,本文对结缕草ZjCSD1和ZjCCS基因进行了克隆与功能初步研究,有利于进一步了解CSD和CCS基因在结缕草应对逆境胁迫过程中的作用,并为后期研究结缕草中CCS激活CSD的分子机制提供理论依据。