植物多向耐药性（Pleiotropic drug resistance,PDR）蛋白是只存在于植物和真菌中的一类重要的ABC转运蛋白,广泛地参与植物体内多种物质的运输,对植物的生长发育和抗逆性具有重要的作用。最新的研究表明,PDRs蛋白能够介导重金属离子外排,降低重金属离子在植物细胞内的积累;能够通过参与植物激素的运输从而调节植物的生长发育和对外界胁迫的响应。在水稻中预测共有21个基因编码PDRs蛋白,但是其在水稻中的生理功能尚未明确。为了研究水稻PDR蛋白的功能,本研究采用CRISPR-Cas9基因编辑技术对在根中高表达的OsPDRs基因进行敲除;通过有性杂交获得多基因功能缺失突变体;并对获得的突变体进行表型分析、重金属耐受性检测以及外源激素的处理实验;通过定量PCR和GUS染色对OsPDRs基因在水稻根中的表达和对植物激素的响应进行分析;通过以上实验对筛选的OsPDRs基因进行功能的初步鉴定。主要的研究结果如下:1.通过CRISPR-Cas9基因编辑技术对在根中高表达的OsPDRs基因进行敲除,获得11个有不同突变类型的单基因敲除突变体;利用有性杂交,对序列已经鉴定的OsPDRs单基因突变体进行两两杂交,并通过序列鉴定在后代群体中筛选纯合的双基因敲除突变体,目前已经获得具有不同突变类型的双基因突变体材料6个。同时,我们进一步通过双基因突变体间杂交构建三基因和四基因敲除突变体材料。2.通过表型分析发现,成熟期01g42410、01g42380、01g24010和08g29570四个单基因敲除突变体以及02g11760/01g42410双基因突变体的株高和分蘖明显异于野生型;在苗期01g42380/08g29570双基因突变体的根长明显短于野生型,说明OsPDRs基因能够影响水稻的生长发育。3.通过水稻组织GUS染色观察发现在水稻的根部02g11760和01g42380两个基因主要在根的中柱中表达,说明这两个基因编码的PDR蛋白可能在根部的维管束中表达并进行物质转运;01g42410和08g29570基因主要在根部的表皮细胞中表达,提示这两个蛋白可能同时参与根部物质的对内转运和对外分泌;09g16330基因在水稻的根部的中柱和表皮细胞中都有表达。对幼苗进行整体染色观察发现,这五个基因在水稻的根部和叶片中均能染色,但是根部的染色明显强于叶片,并且在水稻侧根、根毛、根尖均能检测到GUS染色信号,表明了这5个OsPDRs基因编码的蛋白主要在水稻的根部和少量在叶片中行使运输功能。4.通过分析不同浓度氯化镉处理对OsPDRs基因敲除突变体表型的影响发现,02g11760、01g42380、01g42380和08g29570四个基因及其杂交突变体在镉处理下株高相较于野生型明显缩短,但是根部没有明显变化,说明镉处理对敲除突变体的侵害比野生型更严重,并且重金属主要由根部吸收对地上部分产生毒害作用;通过定量PCR发现02g11760、01g42410、01g42380和08g29570四个基因的表达量明显上调,说明这四个基因有可能与水稻体内重金属镉的转运有关。5.通过对外源激素GR24、ABA、NAA、MEJA、IAA处理过的材料进行表达量分析发现,GR24和ABA处理后01g42410的表达量明显上调,磷饥饿处理后发现01g42410和D10的表达量均上调,对成熟期的01g42410单基因敲除突变体统计分析发现分蘖增多,说明01g42410基因可能参与独脚金内酯和脱落酸的运输。