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香蒲(Typha orientalis Presl)为多年生草本植物,具有发达的根状茎,可形成地下茎网,是一种新型的Pb富集型植物,但目前有关香蒲对Pb2+的耐性机理尚未明确。因此,本文选取香蒲为实验材料,采用Hoagland营养液水培法,在前期实验的基础上,进行0.1 mmol·L-1、0.25 mmol·L-lPb2+处理,通过转录组测序研究不同Pb2+处理组香蒲根部的差异表达基因,分析与Pb2+耐性相关的目的基因;利用qRT-PCR方法验证了 13个差异表达基因的表达量;通过RACE技术克隆获得与Pb耐性相关的谷胱甘肽S转移酶基因(ToGST)全长,并对该基因进行了生物信息学分析;研究其它非生物胁迫(干旱和盐胁迫)下ToGST基因表达量的变化,以期阐明香蒲对Pb2+的耐性机理,并为利用香蒲进行环境中的Pb2+污染修复提供理论依据。主要研究结果如下:1.转录组测序:通过对对照组以及0.1mmol·L-1、0.25mmol·L-1Pb2+处理组的根部样品进行转录组测序,拼接组装后得到84,530条Unigene,平均长度是806.04 nt,N50长度为1,422 nt。经过Unigene功能注释,有注释信息的Unigene为44,307条,占Unigene总数的52.41%。通过GO、COG、KEGG等注释结果分析,Pb2+胁迫下的差异表达基因主要参与了苯丙素生物合成、苯丙素代谢、谷胱甘肽代谢以及植物病原体互作等过程。2.差异表达基因的表达量验证:经过筛选、PCR验证,确定在各实验组表达量均较稳定的Ubiquitin基因(ToUBQ)为内参基因;利用qRT-PCR技术对13个候选差异表达基因进行表达量验证,验证结果显示3个基因表达上调,10个基因表达下调,均与转录组测序结果一致,证明转录组测序结果真实、可靠。3.谷胱甘肽S转移酶基因的克隆与分析:利用RACE技术对在Pb2+处理组中显著上调的谷胱甘肽S转移酶基因(ToGST)进行全长克隆,最终得到全长序列1211 bp,编码区长为840 bp。对ToGST进行生物信息学分析发现,该基因编码蛋白的分子式C1388H2192N382 0 388S8,相对分子量为30.695 kDa,理论等电点pI=10.35,根据蛋白质的GRAVY值推断该蛋白质为疏水蛋白,没有信号肽,具有跨膜结构,是跨膜蛋白,存在多处O-糖基化位点和磷酸化位点,可能在翻译后进行磷酸化修饰。4.干旱和盐胁迫下ToGST表达量的变化:研究干旱和盐胁迫处理下香蒲生物量、根系活性ToGST表达量的变化发现,干旱和盐胁迫均导致生物量下降、根系活力降低;在PEG处理组中,随着PEG处理浓度的升高,ToGST表达量逐步增加,并在15%PEG处理时表达量达到峰值;在PEG复水处理组中,对照2在直接受到15%PEG胁迫后ToGST表达水平明显上调;预处理复水组ToGST与对照组1比无明显变化,但比预处理组的ToGST表达水平明显下降。而在盐胁迫处理组中,ToGST基因的表达量随着处理浓度的增加逐渐上升,并在150mM浓度时达到最大。