随着快速的工业化和城市化,有毒重金属如镉（Cd）和锌（Zn）的排放日益增加已严重污染了农业土壤。重金属在作物中的积累不但影响粮食产量和质量,也对人类健康造成危害。本论文以我国最重要的谷类作物水稻为研究材料,通过生物化学、分子生理学,遗传学等手段与方法研究水稻对重金属的吸收、积累与解毒效应。ATP结合盒转运体（ATP-Binding Cassette transporters,ABC）是目前已知最大的蛋白质超家族之一。ABC转运体具有ATP结合域及跨膜结构,通过ATP的结合和水解获得能量以完成物质的跨膜运输。水稻ABC家族共有8个亚家族,其中ABCG是最大的亚家族,包括白棕复合体WBC（white-brown complex）和多向耐药性PDR（pleiotropic drug resistance）。本论文就 ABCG 家族 PDR 成员之一 OsPDR20 的未知功能进行研究。首先对OsPDR20进行生物信息学分析,OsPDR20 CDS全长1272 bp,共编码423个氨基酸,全长共有7个外显子和6个内含子。OsPDR20具有ATP结合域和ABC2膜结构域并拥有7个跨膜结构。本研究克隆了OsPDR20的CDS全长序列,检测其在水稻整个生长周期中的表达模式,发现OsPDR20主要在根、叶鞘和叶片中表达。在重金属Cd和Zn处理下OsPDR20被大量诱导表达。通过针对OsPDR20的水稻原生质体亚细胞定位发现其定位于细胞质膜上。随后我们将OsPDR20转入酿酒酵母中,发现其能有效地降低Cd和Zn在细胞中的浓度及对酵母细胞的毒害,表明OsPDR20对Cd和Zn具有转运活性。为了研究OsPDR20在水稻中的功能,我们获得了OsPDR20的一个纯合突变体株系。同时构建了OsPDR20过表达和RNA干涉载体,通过农杆菌侵染培养得到纯合水稻转基因株系。在过量Cd和Zn的处理下,OsPDR20突变体和RNAi株系相对于野生型长势较差,表现为植株矮小、根长变短等现象,且植株体内积累较多的Cd和Zn离子。OsPDR20过表达株系在过量Cd和Zn的处理下,其水稻植株长势良好,且植株中金属离子含量较野生型少,OsPDR20过表达缓解Cd和Zn对植物体的毒害。综上所述,OsPDR20在酵母和水稻中均参与重金属Cd、Zn的转运,在缓解重金属对水稻植株的毒害方面起到了重要的作用。