土壤污染重金属镉通过作物吸收进入食物链累积到人体器官与组织中,对人类健康构成严重威胁。植物修复基因工程技术是土壤重金属镉污染修复行之有效的方法之一,而其关键在于对植物耐受镉毒害分子机制的认识及其调控其积累的关键基因发掘。本研究利用正向遗传学途径从拟南芥T-DNA插入突变体库中筛选获得一个镉胁迫敏感cdml突变体(cadmium-sensitive mutant 1) 。本论文研究主要结果如下：1.利用Tail-PCR技术,对cdm1突变体中的突变基因进行克隆,发现在该突变体中一个T-DNA插入在PTR3基因的启动子区域(位于起始密码子前384bp),导致该基因表达降低。生物信息学分析表明,该基因编码一个协助转运蛋白,为协助转运蛋白超家族MFS (Major Facilitator Superfamily)成员。2.在CdC12胁迫条件下,与野生型相比,cdml突变体表现对镉胁迫敏感。表明PTR3基因在调控重金属镉胁迫响应中具有重要作用。3.以野生型拟南芥的cDNA为模板扩增出PTR3基因全长,将该基因全长连接到pBI121载体上,构建获得PTR3过表达载体。将构建好的重组载体转至农杆菌GV3101,通过花序侵染法将PTR3重组载体转化到拟南芥野生型植株中,最终通过转基因筛选以及遗传鉴定获得PTR3过表达转基因植株。4.在CdC12胁迫条件下,与野生型相比,PTR3过表达株系表现对镉胁迫耐受。表明PTR3基因正调控镉胁迫响应。5.进一步分析镉胁迫应答相关基因的表达,发现cdml突变体和PTR3过表达株系在重金属镉胁迫处理后PDR8、GSH1、GSH2、GR1、GR2、PCSl、PCS2、ABCC1、 ABCC2等基因的转录水平较野生型差异显著,而ATM3、ACBP1基因的转录水平无显著变化,表明PTR3基因可能通过影响谷胱甘肽(glutathione,GSH)等小分子肽的合成来参与镉胁迫应答的调控。6.镉含量分析显示,与野生型相比,cdml突变体根中的镉含量降低,而PTR3过表达株系根中的镉含量显著上升。为进一步验证PTR3基因调控镉胁迫响应的作用机理,在正常条件下和CdCl2胁迫处理下,分别对野生型、cdml突变体和PTR3过表达株系的GSH含量进行检测,发现与野生型相比,cdml突变体中的GSH含量降低,PTR3过表达株系的GSH含量上升。表明PTR3基因可能通过影响GSH的合成来调控镉耐受。上述研究表明,cdml突变体中由于T-DNA的插入,阻碍了PTR3基因的表达,进而影响了GSH的合成,最终导致cdml突变体对镉胁迫敏感。说明PTR3基因参与植物对镉胁迫的应答的调控。