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转基因植物中病源微生物来源的抗性标记基因对环境和食品安全一直存在争议。发展植物源的标记基因是提高转基因植物安全性的主要策略之一。八氢番茄红素脱氢酶(PDS)是光合生物类胡萝卜素合成关键酶之一，催化无色的八氢番茄红素成淡黄色的六氢番茄红素。达草灭使植物白化死亡是通过抑制PDS活性使下游类胡萝卜素的合成受阻所致。PDS多肽链的某些特异氨基酸残基的变化能使该酶出现一定程度的对抑制剂的抗性，因此高抗抑制剂的PDS可成为新一代的安全标记基因。 单细胞绿藻表现出极为不同的对达草灭的敏感性，推测这是由于它们各自的PDS结构和功能的差异所造成。因此高抗达草灭的绿藻PDS基因有可能成为无争议的安全标记基因，同时近缘的具不同抗性的PDS是研究其抗达草灭的分子机理的理想材料。本研究的目的是筛选对达草灭不同抗性的绿藻，克隆和分析它们的PDS基因，揭示PDS耐受达草灭的可能分子机制，为创立基于绿藻PDS的安全标记基因奠定基础。 利用在固体平板培养基上进行抗性筛选发现小球藻属(Chlorella)的8个种和其近缘种Chlorococcum sp.表现出极其不同的对达草灭的抗性:Chlorellasaccharophila可在含有8μM的培养基上生长而Chlorella vulgaris和Chlorococcum sp.在含有2μM的培养基上不能生长。采用RT-PCR和RACE技术从C.saccharophila,C.vulgaris，Chlorococcum sp.中克隆到它们的PDS基因。序列分析表明C.saccharophila PDS(CsPDS) cDNA全长2043bp，完整的开放阅读框共1695个碱基，编码564个氨基酸。C.vulgaris PDS(CvPDS) cDNA全长2202bp，完整的开放阅读框共1683个碱基，编码560个氨基酸。Chlorococcumsp.PDS cDNA全长1800bp，完整的开放阅读框共1656个碱基，编码551个氨基酸。三个PDS的氨基酸序列高度同源，同时它们也拥有与其他绿藻和高等植物的PDS高达同源的氨基酸序列。由于三个酶的功能结合位点序列高度保守，没有出现差异，因此推测它们对达草灭差异的抗性可能来自其他非保守区域的氨基酸残基。同源比对分析初步锁定可能的氨基酸残基，这为进一步通过定点突变揭示PDS抗达草灭的分子机制和建立高抗达草灭PDS作为安全选择性标记基因奠定基础。此外本研究还利用大肠杆菌体内功能互补实验建立起PDS基因的功能分析方法，证明了PDS编码的蛋白能催化八氢番茄红素脱氢转变成为六氢番茄红素和ζ-胡萝卜素。 本研究为以PDS为靶点建立新一代不具争议的安全标记基因提供不可多得的基因资源和分子基础。