随着我国工业化程度的不断提高,重金属污染问题日益严重。重金属污染降低了土壤、水质和大气环境的质量,残留在土壤中的重金属极易被植物吸收,进而影响作物生长,通过农业食物链严重威胁人类健康。修复重金属污染土地和减少水稻籽粒中重金属积累是应对重金属污染问题的两个重要策略。在植物生理和分子生物学层面上,了解植物对重金属的吸收、转运和积累途径和解毒机制,挖掘植物体内相关基因,便成为解决环境污染及粮食安全的可行途径。重金属相关异戊二烯植物蛋白 HIPPs（heavy metal-associated isoprenylated plant protein）是重金属结合蛋白的一个亚类,即金属伴侣蛋白。HIPPs特点是存在一个或两个HMA结构域和一个异戊二烯基化基序。已知的重金属相关结构域HMA来自动物、植物和细菌蛋白,其核心序列（M/L/IxCxxC）具有两个特征半胱氨酸,它们参与了重金属结合。HIPPs在植物的发育及响应环境变化的过程中起着重要的作用,本文研究了一个未知功能的水稻HIPP家族成员OsHIPP56。OsHIPP56根据本实验室转录本数据库中筛选出来的一个HIPP成员。通过生物信息学分析发现OsHIPP56含有一个HMA结构域和一个异戊二烯基序列,不具有跨膜结构。分析其在水稻生长发育过程中不同组织中的表达模式发现,在营养生殖期,该基因在根、基部、叶中均有表达;在生殖生长期,它在未成熟的圆锥花序中表达量最高,其次是花梗;在成熟期,在叶中表达量达到最高,其次是种皮和节点。在过量重金属锰、镉及锌胁迫下,OsHIPP56转录表达被诱导上调。烟草亚细胞定位显示,OsHIPP56定位于细胞质膜及细胞核内。OsHIPP56在酵母突变体pmr1中表达会显著增强酵母细胞对Mn胁迫的耐受性,暗示OsHIPP56可能参与植物体内重金属的解毒作用。构建OsHIPP56的Crispr/cas9突变体以及过表达转基因植株,用重金属Mn和Cd分别处理。结果显示,过量Mn处理后OsHIPP56-Crispr/cas9突变体出现Mn毒害的明显症状,如叶片发黄,出现褐斑,生物量下降,叶绿素明显降低。而与野生型（WT）相比,过表达株系地上部组织对Mn的耐受性增强。通过ICP-MS测定水稻中Mn的积累量,突变体中Mn积累量比野生型高,而过表达株系相反。在250 μM Mn处理下,突变体株系地上部组织中Mn的含量为WT的1.1-1.3倍,根中积累为WT的1.2-1.3倍,而OE lines根和地上组织中Mn含量分别为WT的61.4%-72.4%,65.7%-71.4%。重金属Cd处理水稻幼苗后,Crispr/cas9突变体株系生长受到抑制,表现为植株矮小,地上组织和根部生物量减少,且积累了更多的Cd。而OsHIPP56过表达植株不论是株高还是生物量都较野生型有明显的提高,而Cd含量的积累也低于野生型,这说明该基因在一定程度上提高了水稻对Cd毒害的耐受性。综上,OsHIPP56在减少水稻对重金属的积累,从而增强水稻对Mn和Cd的耐受性中起到了重要的作用。