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在重金属污染严重的环境中,大多数植物都无法正常生长和繁殖,但某些金属型植物进化出重金属抗性机制,能够在重金属污染的土壤中生存。为了维持重金属抗性机制,植物必须获得足够的由蔗糖提供的碳源和能量,而蔗糖由源器官到达库器官后只有被转化为己糖或其衍产物才能用于各种代谢和生物合成过程。酸性转化酶在蔗糖水解过程中起着关键作用,其底物和反应产物都是重要的营养物质和信号分子,参与植物正常的生长代谢和应对环境胁迫。因此,酸性转化酶可能对植物在重金属胁迫环境条件下的生长起着重要的调控作用。为验证该假设,本文选择海州香薷的两个不同种群植物作为实验材料,矿区种群的种子采自已有3000多年历史的大冶铜绿山古铜矿遗址,非矿区种群的种子采自湖北红安,通过水培方法获得实验材料,在铜胁迫条件下,研究海州香薷两个种群的酸性转化酶活性差异；运用分子生物学方法克隆和分析不同种群的酸性转化酶基因cDNA全长序列及其启动子片段的序列差异；分析铜胁迫对不同种群的酸性转化酶基因转录表达的影响；构建植物表达载体验证启动子活性。主要研究结果如下：1、海州香薷矿区植物明显比非矿区植物表现出更强的抗铜性。铜胁迫下,两个种群叶片中的转化酶活性没有显著差异,而根中的酸性转化酶活性差异显著,转化酶在铜胁迫下的调控可能主要发生在根部。在铜胁迫下,矿区种群根中的细胞壁转化酶和液泡转化酶活性均高于非矿区,而细胞质转化酶的活性差异不显著,酸性转化酶起着重要的调控作用。2、运用RACE技术从两个种群海州香薷的根中分别克隆了非矿区细胞壁转化酶基因EhNcwINV,矿区细胞壁转化酶基因EhCcwINV,非矿区液泡转化酶基因EhNvINV和矿区液泡转化酶基因EhCvINV的全长cDNA序列（GenBank登录号分别为JX500753、JX500754、JX500755和JX500756）。EhNcwINV和EhCcwINV的开放阅读框为1671bp,编码556个氨基酸,两序列相似性为99.64%；EhNvINV和EhCvINV的开放阅读框为1914bp,编码637个氨基酸,两序列相似性为99.53%。EhNcwINV, EhCcwINV、EhNvINV和EhCvINV与其他植物酸性转化酶基因有较高的同源性,均具有植物酸性转化酶的13个保守区域,其中包括酸性转化酶两个最为保守的特征序列β-呋喃果糖苷基序（NDPN）和半胱氨酸残基催化区（WECP/VD）。并构建了海州香薷酸性转化酶蛋白3D结构及其与蔗糖分子对接的模拟构象。3、通过实时荧光定量PCR分析表明,在铜胁迫下非矿区和矿区种群海州香薷酸性转化酶蛋白活性差异可能与酸性转化酶基因转录表达量不同相关。在铜胁迫下,矿区种群的细胞壁转化酶基因和液泡转化酶基因的转录表达量均显著高于非矿区种群,且非矿区种群的细胞壁转化酶基因的转录表达在铜胁迫下受到抑制,而矿区种群的细胞壁转化酶和液泡转化酶基因的转录表达受铜胁迫的诱导。4、运用hiTIAL-PCR和Walking技术获得了EhNcwINV、EhCcwINV、EhNvINV和EhCvINV的启动子序列。其大小分别为1727bp、1732bp、1507bp和1489bp。EhNcwINV和EhCcwINV启动子序列相似性为93%,EhNvINV和EhCvINV的启动子序列相似性为88%。序列分析表明,上述启动子序列中均含有启动子核心序列以及多个与植物激素和抗逆响应相关的调控元件,其中包括重金属铜响应元件CURECORECR。5、在植物表达载体pCAMBIA1301基础上,用所克隆的4个海州香薷酸性转化酶基因启动子序列分别替换其驱动报告基因GUS表达的35S启动子,构建了新的植物表达载体EhNcwINVP:;GUS、 EhCcwINVP::GUS、 EhNvINVP::GUS和EhCvINVP::GUS,转化农杆菌GV3101菌株,用注射浸染拟南芥叶片的方法进行瞬时表达分析,floral dip法转染拟南芥,瞬时表达和转基因拟南芥的GUS染色结果表明这些启动子序列均具有驱动GUS基因表达的功能。