本实验以当年生平邑甜茶(Malus hupehensis (Pamp)Rehd.)幼苗为试材,克隆了平邑甜茶脯氨酸合成的两个关键酶的基因(吡咯啉-5-羧酸合成酶和鸟氨酸δ-氨基转移酶),研究了重金属胁迫下平邑甜茶脯氨酸的合成途径,探讨了精氨酸代谢产物多胺和一氧化氮对重金属镉胁迫下平邑甜茶脯氨酸合成途径的影响。主要试验结果如下:1.根据已知基因序列设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术获得了平邑甜茶的△1-吡咯啉- 5 -羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸氨基转移酶(OAT)基因,分别命名为MhP5CS和MhOAT,并在Genbank分别注册为JF742986、JF742987。序列分析表明,MhP5CS cDNA全长2470 bp,含有2154bp的完整开放阅读框,编码718个氨基酸,预测分子量和等电点分别为77.78 kD和6.26。MhOAT全长1807 bp含有1437 bp的完整开放阅读框,编码478个氨基酸,预测分子量和等电点分别为52.69 kD和8.06。2.通过对MhP5CS和MhOAT编码的蛋白特性分析表明,P5CS蛋白是一个亲水性的蛋白,含有5个跨膜区,在150-168个氨基酸之间还具有一个强烈的由外到内的跨膜螺旋。同源分析与聚类分析发现,MhP5CS蛋白与大叶黄杨EjP5CS和麻疯树JcP5CS有较高的同源性;OAT蛋白也是一个亲水性的蛋白,含有7个跨膜区,在268-305个氨基酸之间具有一个强烈的由外到内的跨膜螺旋。MhOAT蛋白与葡萄VvOAT有较高同源性。3.测定了平邑甜茶在不同浓度及不同处理时间镉胁迫下Pro含量、P5CS和OAT基因表达量及酶活性的变化,结果表明,随着镉浓度的增高或处理时间的延长,P5CS基因表达量增高,酶活性增大,Pro含量增加,而OAT变化不明显。4.分别测定外源一氧化氮及一氧化氮合成抑制剂对镉胁迫下平邑甜茶Pro含量、P5CS和OAT基因表达量及其酶活性的影响,结果显示一氧化氮对镉胁迫下脯氨酸生物合成有促进作用。5.研究了外源精胺,亚精胺和多胺抑制剂对镉胁迫下平邑甜茶幼苗Pro含量、P5CS和OAT基因表达量及其酶活性的影响,结果显示外施精胺能有效促进镉胁迫下平邑甜茶中脯氨酸的合成。