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随着我国经济发展和工业化进程的推进，土壤和水体受到了镉(Cd)等重金属的严重污染。水稻（Oryza sativa）是我国重要的粮食作物，我国水稻镉污染状况不容乐观。探究水稻籽粒镉积累的分子机制，研发功能性分子标记，培育低镉安全水稻刻不容缓。 实验室前期运用全基因组关联分析等方法，建立了一套水稻籽粒镉积累基因筛选Tool-box，并筛选到一个水稻籽粒镉积累关联基因OsLCd22。本论文对水稻籽粒镉积累关联基因OsLCd22及其功能位点进行了研究，主要结果如下: 1.基因功能研究 生物信息学分析显示，该基因位于6号染色体，编码一个膜蛋白，包含一个CCC1-like(Cross-complements the Ca2+)保守结构域，具有该结构域的其他物种同源基因被报道有二价铁和锰转运的功能。构建了以Nip（日本晴）为背景的OsLCd22基因CRISPR敲除株系，运用同步辐射(Synchrotron radiation)和ICP-MS(Inductively coupled plasma mass spectrometry)等方法，对该株系中镉等金属离子的含量进行了分析。结果显示，敲除株系在幼苗期根部和叶片镉含量相比Nip均有上升;其成熟期叶片和籽粒镉含量也均高于Nip，暗示该基因的功能与抑制镉的积累相关。亚细胞定位和GUS组织化学染色结果显示，OsLCd22蛋白定位于细胞膜，在水稻根部和叶片均有表达。树脂切片分析结果显示，OsLCd22在根部各部位均有表达，在叶片中主要于维管束中表达。 2.功能位点验证 对实验室前期通过连锁不平衡分析筛选到的一个功能位点SNP3进行了生物信息学分析。结果显示，T基因型启动子该处的顺式作用元件为CAAT-box，而C基因型启动子该处的顺式作用元件CAAT-box缺失。OsLCd22基因转录水平表达初步分析显示，OsLCd22基因在两种基因型水稻中转录水平表达量差异显著。经100μM CdCl2处理后，OsLCd22基因在Nip（粳稻）中表达上调，而在93-11（籼稻）中表达量几乎不变。推测启动子序列的差异可能导致了该基因表达量的差异，因此该变异位点SNP3可能是镉积累相关功能位点。将OsLCd22Nip(T)和OsLCd2293-11(C)基因型的启动子进行双萤光成像和定量分析，结果显示OsLCd22Nip(T)基因型的启动子活性高于OsLCd2293-11(C)基因型。进一步用Nip为背景的OsLCd22Nip(T)和OsLCd2293-11(C)GUS水稻进行GUS组织化学染色和转录水平表达分析，结果与双萤光定量分析一致。从GWAS群体中选取10个水稻品种进行OsLCd22基因转录水平表达分析。结果显示T籽粒低镉积累基因型OsLCd22基因表达量均高于C籽粒高镉积累基因型，表明OsLCd22基因表达量与水稻籽粒镉积累量呈负相关。 综上，OsLCd22基因参与了水稻籽粒对镉的积累。筛选到的功能位点SNP3可以影响OsLCd22基因的启动子活性，不同水稻品种间该基因转录水平表达量差异与籽粒镉积累量差异呈负相关。以上研究结果为探究水稻籽粒镉积累的分子机制，研发水稻籽粒镉积累的功能分子标记提供了参考。