镉(Cadmium,Cd)是一种重金属,是植物在生长发育过程中的非必要的元素,土壤中镉积累过多会影响植物的生长发育甚至通过植物来危害人体的生命健康。番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是茄科番茄属的蔬菜作物,具有较高的营养价值和经济价值。然而,近年来由于肥料和农药的过量施用,导致栽培地土壤重金属的残留等问题日益突出,不仅会影响植物的生长发育还会影响人体生命健康。组蛋白去甲基化酶(JHDM)是一类只含有Jmj C结构域的蛋白家族,但目前对于组蛋白去甲基化酶基因对于盐碱胁迫响应的研究较多,对于重金属胁迫的研究较少。因此对组蛋白去甲基化酶对于番茄抵抗Cd胁迫的作用研究有重要意义。本试验结果表明:(1)克隆获得SlJMJ2和SlJMJ12基因的全长CDS,通过生物信息学分析表明,SlJMJ2全长2766 bp,编码921个氨基酸;分析蛋白质二级结构得知其中包含α-螺旋、β-转角、延伸链以及无规则卷曲,并且无规则卷曲较多并且为不稳定的疏水蛋白。SlJMJ12全长1041 bp,编码346个氨基酸,其蛋白质二级结构中无规则卷曲较多且为稳定的疏水性蛋白。(2)荧光定量PCR结果显示,SlJMJ2和SlJMJ12基因在番茄的不同组织中均有不同程度的表达其中。SlJMJ2在番茄老根中表达量最高,在主根中表达量最低,而SlJMJ12与SlJMJ2不同,在幼叶中的表达量最高,在花中的表达量最低。(3)对Cd(镉)、Hg(汞)、CuDNA Damage/DNA Repair抑制剂(铜)、Pb(铅)胁迫下SlJMJ2和SlJMJ12在番茄根和叶中的表达量进行了分析,其中SlJMJ2在Hg及Cu胁迫在叶中表达量呈现下调的趋势,Cd、Pb胁迫下表达量上immunoaffinity clean-up调,Hg以及Pb胁迫下在根中呈现上调趋势。其中SlJMJ12在Cd、Hg、Cu、Pb胁迫下在根和叶中的表达量Fer-1均上调。(4)成功构建了SlJMJ2和SlJMJ12植物过表达载体,对转基因拟南芥及野生型拟南芥进行Cd胁迫后发现过表达拟南芥萌发率和根长高于野生型,突变体植株根长及萌发低于野生型且差异显著。对SlJMJ2和SlJMJ12转基因拟南芥及野生型拟南芥进行氮蓝四唑(NBT)染色,突变体拟南芥染色最深而过表达拟南芥受氧化损伤的程度最高。镉胁迫后过表达拟南芥的SOD、POD、CAT活性增加,MDA含量降低,叶绿素含量较高。(5)本文探究了金属转运蛋白相关基因(IRT1、ZIP1、ABCC、NARPM4)以及激素相关基因,其中包括SL(D14、BRC1、CCD7)、EBR(BIN2、BES1、BAK1)以及ABA(ABI2、ABI5、ABF2)。结果发现金属转运蛋白相关基因及激素相关基因在SlJMJ2和SlJMJ12过表达拟南芥中升高并且高于野生型,并且相关基因在突变体中的表达量低于野生型。