随着全球环境气候的变化以及工业化和城市化程度的提高,南方土壤酸化加剧,对植物的生长造成了很大的危害,对人类生存环境和生活品质产生了很大影响。培育抗铝的植物品种并应用到生产生活中是一种比较直接的方法,并且具有生态、环保、经济的优势。日本结缕草是一种优良的暖季型草坪草,广泛生长在南北方的广大地区,它能在含铝量比较高的酸化土壤中生长良好,是一种耐铝的植物。为了揭示日本结缕草耐铝的分子机制,本研究对日本结缕草铝胁迫下响应的转录组进行了分析,在此基础上研究了日本结缕草ZjOMT基因的序列和功能特征,并在大肠杆菌和拟南芥中进行表达。主要结果如下:（1）日本结缕草铝响应转录组分析通过铝处理和未处理的日本结缕草转录组测序,获得了 34,743个Unigenes,其中14,555个为差异表达基因,包括4,845个下调基因和9,710个上调基因。差异表达基因中93.17%的基因为已知基因,其中314个基因尚未被注释,已经被注释的的基因中,包含大量的转运蛋白基因、转录因子、热激蛋白基因、离子通道蛋白基因、参与氧化还原反应的基因、以及参与果胶合成、柠檬酸合成等抗铝相关的基因。新基因中与离子结合相关的XLOC007305、XLOC010540、XLOC03748在铝胁迫过程中表达量明显提高。KEGG富集显示:在铝胁迫下,日本结缕草中糖酵解途径、抗坏血酸和代谢、氧化磷酸化、光合作用和脂肪酸生物合成与铝胁迫响应较为密切。（2）日本结缕草ZjOMT基因克隆及表达分析从日本结缕草中克隆了一个甲基转移酶基因ZjOMT。ZjOMT编码序列为1080bp,编码蛋白序列包含359个氨基酸。铝胁迫下,ZjOMT在叶和根中的表达量上调可达20.86倍和31.18倍。（3）日本结缕草ZjOMT基因功能研究将ZjOMT蛋白基因在大肠杆菌中进行表达,大肠杆菌的褪黑素合成能力提高了8倍,并且重组载体的铝抗性显著提高。将ZjOMT基因进一步转入拟南芥中进行过量表达,转基因植株的褪黑素含量明显上升,3个过量表达ZjOMT基因的转基因拟南芥株系褪黑素含量最高达72 ng/g,为野生型的4.0倍。另外两个株系也分别高达3.2倍和2.7倍。转基因植株的根长在200μM氯化铝胁迫下比对照分别减少了 20%、35%和37%,而野生型的根伸长减少60%,野生型拟南芥遭受氯化铝毒害,根长仅为过量表达ZjOMT基因株系的57-78%,转基因株系在200 μM氯化铝胁迫下MDA含量分别为野生型含量的81.1%、73.5%、64.4%,过量表达ZjOMT基因的拟南芥抗铝性显著提高。ZjOMT基因的表达可以提高植物褪黑素含量,进而提高抗铝毒能力,ZjOMT既可以作为提高作物褪黑素含量的候选基因,也可作为植物抗铝毒基因工程的基因资源。