金属元素与人类的生命活动息息相关,有些金属是人体生命活动必需的,一旦缺乏将出现病理症状,而有些金属进入人体后,则会产生毒性作用。Cd是危害人类健康的重金属元素。植物从Cd污染的土壤中吸收和积累Cd,通过食物链积累并影响人类健康。土壤中的重金属通过一些金属离子转运蛋白而被植物体吸收、转运。NRAMPs(natural resistance-associated macrophage proteins)是动、植物广泛分布的金属转运蛋白。水稻OsNRAMP有7个成员。其中,部分成员的转运功能已经被鉴定。OsNRAMP6是OsNRAMPs蛋白家族中的成员,但其金属离子转运活性尚不清楚,其生物学功能有待进一步研究。对OsNRAMP6在Cd等金属离子运输方面的活性开展研究,将丰富对OsNRAMPs蛋白家族在植株内金属离子吸收、转运、积累机制的了解;同时为低镉水稻的培育提供理论参考。本研究结果陈述如下:首先,通过半定量和定量分析,发现OsNRAMP6在水稻根部的表达会随镉处理时间延长而出现降低趋势,而水地上部分出现表达量呈现先上升后下降的趋势,表明OsNRAMP6在植株体内的表达会受到镉离子的诱导调节。其次,我们运用CRISPR-CAS9系统构建OsNRAMP6基因敲除载体,通过遗传转化日本晴愈伤,获取了OsNRAMP 的纯合敲除突变体nramp6-1/24.将敲除突变体幼苗在100和200μM的镉离子液体培养处理,发现突变体的生长状况比野生型对照日本晴显得更好。而将突变体与对照种植在四种不同镉含量的土壤中时,发现在突变体的根茎叶内积累的镉含量均比日本晴对照要高,而籽粒内镉离子含量则比野生型的要低。另外,将OsNRAMP6基因分别在影响锌和镉离子吸收的酵母突变体重表达,分别在含相应离子的培养基上培养,发现转化菌的生长比突变体对照菌更弱。对酵母菌体内的吸收的离子含量进行检测,发现转化菌内的Zn,Cd离子浓度更高,表明OsNRAMP6可能是一个内转运蛋白,参与了锌和镉的吸收和转运。综合植物突变体的表型观察结果,推测OsNRAMP6可能是植物体内一个跨膜向内运输的锌离子转运蛋白,兼性具有镉离子运输的活性。在随后的研究中还发现,在高镉籼稻品种9311的CDS克隆序列与低镉粳稻品种日本晴序列有差异。在其编码的蛋白序列中,其在238位氨基酸由E变成K的,并且从379-420位氨基酸缺失。将这两种蛋白分别转入镉和锌的酵母突变菌株内进行体外转运活性研究,发现存在转运活性上的差异。推测9311的OsNRAMP6可能是高镉水稻内的另外一种剪切方式。