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摘要重金属Cu是具有氧化还原活性的过渡金属元素，是植物必需的微量元素，作为催化氧化还原反应的辅因子参与植物生命进程。但是，当铜离子过量时其辅因子作用很难发挥。LRX（Leucine-rich repeat extensin）伸展蛋白是一类细胞壁蛋白，其中的LRX3、LRX4伸展蛋白由5个结构域组成，LRX5伸展蛋白由4个结构域组成。一般包括N端的信号肽（信号肽预测软件分析发现LRX5没有信号肽）、可变的结构域、保守的富含亮氨酸重复序列的LRR结构域、富含半胱氨酸的结构域、C端的EXT结构域。Lnc40（Long noncoding RNA）是一种长度大于200nt、没有蛋白质编码潜能的长链非编码RNA，海州香薷转录组测序的结果分析表明，lnc40可能对Cu有响应。本实验以伸展蛋白LRX5及LRX5的天然反义转录本lnc40为研究对象，研究LRX及lnc40的组织定位、LRX家族伸展蛋白的亚细胞定位、LRX及lnc40之间的相互作用、lnc40在转录水平上的应答机制及lnc40转基因植株在二价重金属离子中的表型。本研究的主要结论如下：<br>　　（1）组织定位分析结果表明，LRX3在花瓣、萼片、幼嫩莲座叶、茎生叶、果荚两端和柱头中表达，在种子、花粉粒、茎生叶叶柄和茎中不表达；LRX4在茎生叶、花瓣、萼片、莲座叶和果荚两端表达，在种子和茎中不表达；LRX5在花瓣、萼片、叶片、果荚两端和主茎中表达，在种子和花粉粒中不表达；lnc40在花瓣、萼片、叶片、果荚两端以及生长3天的幼苗的叶片及根的维管束中表达，在花粉粒、种子及莲座叶老叶、生长3天的幼苗根尖中不表达。<br>　　（2）LRX伸展蛋白亚细胞定位发现，LRX定位在细胞壁上。在缺失信号肽结构域时，亚细胞定位发生改变，由细胞壁转移到细胞质；当缺失EXT结构域时，定位甚至转移到细胞核。<br>　　（3）LRX天然反义转录本lnc40过表达及RNAi转基因株系在正常条件下生长，野生型和转基因株系没有表现出明显的差异，然而在加入40μM Cu的固体培养基上，转基因植株都比野生型的根长。离子含量测定结果表明，地上部野生型Cu积累量几乎不变，转基因植株Cu积累量均有升高，野生型和转基因植株地下部Cu的含量都减少。<br>　　（4）荧光定量PCR结果表明，经过50μM Cu处理后的拟南芥野生型地下部lnc40及LRX5表达量均有提高，所以，lnc40及LRX5可以对Cu有抗性。LRX5基因及lnc40基因在WT-BCS中地上部的表达量均比地下部高，而且地上部大约是地下部表达量的2倍，LRX5基因及lnc40基因在WT-Cu中地上部与地下部的表达量相一致，所以，可以得出，LRX5与lnc40之间是协同作用。