近年来,土壤重金属污染对粮食安全和人类健康构成巨大威胁,已成为一个亟需解决的环境问题。镉(cadmium)因其高度的生物富集性和潜在生物毒性,成为目前土壤中主要的重金属污染物之一。玉米是我国重要的粮饲作物与工业原料,土壤中高浓度的镉污染严重影响玉米的正常生长发育。WRKY转录因子是调控植物应答各种生物和非生物胁迫的关键调控因子,但其在玉米响应镉胁迫过程中的功能和调控机制尚不清晰。本研究基于实验室之前玉米根部镉胁迫转录组数据,克隆寻找更多得到了一个响应镉胁迫的玉米WRKY基因Zm WRKY64;并利用拟南芥过表达植株和玉米突变体来分析鉴定Zm WRKY64在植物响应镉胁迫信号通路中所起的作用,并尝试解析其调控植物镉胁迫耐受性的分子机制,获得的主要结果如下:(1)基于实验室玉米镉胁迫转录组数据筛选到了一个响应镉胁迫的WRKY基因,蛋白质序列比对和系统发育树分析表明该WRKY转录因子与Sb WRKY64的亲缘关系最近,故将其命名为Zm WRKY64。在镉胁迫下,玉米根和叶片中Zm WRKY64基因的表达量均显著上升。烟草瞬时转化实验证明Zm WRKY64定位在细胞核中;酵母转录激活实验表明Zm WRKY64在酵母中具有转录激活活性。(2)构建Zm WRKY64基因拟南芥超表达载体并转入拟南芥,对转基因材料进行镉胁迫耐受性评测;结果显示在拟南芥中过量表达Zm WRKY64基因显著增强了转基因植株种子,幼苗和成苗对镉胁迫的抗性;镉胁迫处理后,与野生型(WT)相比,过表达Zm WRKY64基因的拟南芥植株中镉含量显著降低;进一步分析发现参与拟南芥镉吸收和转运的相关基因(At IRT1,At ZIP1,At HAM2,At NRAMP3和At NRAMP4)的表达量在过表达植株中显著降低。(3)在玉米Ac/Ds转座子插入突变体库中筛选到两个Zm WRKY64基因突变体(zmwrky64-1和zmwrky64-2),进一步鉴定表明zmwrky64-1是一个敲低(knockdown)突变体,而zmwrky64-2突变体中Zm WRKY64基因的表达未受影响。与对照相比,zmwrky64-1突变体出现了镉敏感表型。镉胁迫后,zmwrky64-1突变体叶片中镉积累量显著增加,根中镉含量虽与对照相比无明显差异,但是根的生长受到抑制。通过实时定量PCR和根系转录组测序分析发现参与镉细胞分布,转运和生长素运输相关基因(Zm ABCG51,Zm ABCB13/32,Zm ABCB10,Zmrole in oncology care ABCC4,Zm HAM3和Zm NRAMP5)的表达量在zmwrky64-1突变体中显著降低。综上所述,本文初步研究了Zm WRKY64转录selleck化学因子在植物应答镉胁迫过程中的功能及调控机制,相关结果可为玉米耐镉胁迫生物技术育种提供优异候选基因。