随着工农业的发展，重金属，尤其是Cd通过不同的途径进入空气、水体、土壤等自然环境，不仅影响植物的正常生长发育，并随食物链在人体内富集，对人体造成毒害。近年来，我国土壤Cd污染问题日趋严重，然而，Cd易被许多作物吸收，其中水稻就是典型的极易吸收累积Cd的作物，导致“镉米”事件频发。我国是世界水稻种植第一大国，稻米是我国人民食物结构中最基本的组成部分，与人类健康密切相关。因此培育低Cd累积的水稻品种具有非常重要的理论和实践意义。水稻对Cd的吸收、转运及累积过程涉及多个基因，多基因转化技术的发展与应用为实现低Cd累积的遗传调控创造了条件。目前，基因过表达与RNA抑制基因表达是研究植物基因功能的两个重要手段。本文基于国内外关于水稻Cd转运及累积机制的研究进展，克隆了与水稻Cd累积相关的基因OsLCD和OsHMA3，并且克隆了一个维管组织特异性表达的启动子OsMTP11P，利用Gateway技术及传统酶切、连接方法，成功构建了适用于水稻等单子叶植物农杆菌转化的RNA干扰载体pRI-M-LCD和根特异性表达载体pCB2022-H。以易富集Cd的水稻品种粳稻“日本晴”（Oryza sativa L.Japonica Nipponbare）为研究对象，通过农杆菌介导的双载体共转化技术，以期获得籽粒低Cd累积的转基因水稻。现已获得两个基因共转化的水稻愈伤。下一步，将通过筛选鉴定获得转基因水稻，分析其重金属含量等生理数据，进一步探讨水稻的Cd累积机制，为通过基因共转化技术调控水稻低Cd累积奠定重要基础。　　启动子是基因在转录水平上表达调控的主要顺式元件区，也是植物基因工程研究中构建表达载体的一个关键因素，深入研究启动子的功能、作用模式对于植物基因工程研究具有理论意义。有研究表明内源启动子比外源启动子在调控基因表达方面具有优势，因此分离具有自主知识产权的启动子，对于植物基因工程具有重要的应用价值。有证据表明内含子（尤其是第一内含子）在基因转录及基因表达的过程中起到非常重要的作用。本文在课题组克隆得到的TaHMA2的启动子序列(1043 bp)及第一内含子序列(889 bp)的基础上，分别用启动子、内含子及启动子内含子二者结合序列替换pCAMBIA1301载体中的35S启动子区，构建了三种GUS基因表达载体，转化双子叶植物拟南芥和单子叶植物水稻，对启动子、内含子调控基因表达的功能进行分析及验证。为长远的启动子改造和设计鉴定了基础，在转基因作物研究中也具有广阔的应用前景。具体研究结果如下:　　通过水稻、拟南芥的转化及筛选鉴定，得到转基因水稻T0代P1-P3，F1-F3，PF1-PF3共9个株系，得到转基因拟南芥T1代P1-P5，PF1-PF5共10个株系。　　GUS染色结果表明，P、PF和F在水稻中均具有较强的启动活性，但不同部位的GUS表达具有组织特异性差异。说明TaHMA2第一内含子也具有启动基因表达的功能。在水稻根中，P和PF在根尖处表达非常强，而F在根尖顶端部位表现特异性不表达。P和PF在花药中的表达较强，而F在该部位的表达较弱。而在转基因拟南芥中，P、PF的表达活性都很低，拟南芥幼苗的各个株系都均未检测到GUS活性;在转基因拟南芥成熟植株中，PF启动GUS基因的活性在茎节、叶及花器官中都高于P。说明在单双子叶植物中，TaHMA2启动子的启动活性有差异。同时说明同源基因也有可能在种属之间表现出基因表达模式的差异性，因此，在利用植物基因工程改造作物性状或育种时，对这种差异性的关注有利于更好的实现作物改良的目的。　　Realtime PCR对GUS基因转录水平的分析结果表明，在转基因拟南芥及水稻中，PF相较于P有更强的启动GUS基因转录的活性（p＜0.01[**]），说明第一内含子有增强启动子表达活性的作用。P、PF在受ABA诱导后，GUS基因转录水平显著上调，说明TaHMA2启动子具有响应ABA胁迫的功能。同时，在重金属Zn、Cd胁迫处理下，转基因拟南芥的PF株系GUS基因转录水平明显上调，而P株系GUS基因转录水平无明显变化，说明TaHMA2的第一内含子能正向调节重金属响应元件的诱导活性。