土壤重金属污染的治理一直是国际上研究的热点与难点，而植物修复技术以其成本低、不破坏土壤生态环境等优势，受到国内外学术界日益密切的关注。本研究选取金属硫蛋白（MT）、植物络合物合酶（PCs）和铁转运蛋白(IRT)三个基因作为研究对象，（1）克隆拟南芥Mt启动子、苋菜PCs和IRT基因，通过瞬时表达系统分析MT启动子的启动能力，通过拟南芥异源表达苋菜PCs和IRT基因鉴定这两个基因对重金属的解毒功能和富集功能；（2）构建Mt启动子驱动RFP基因表达载体以及同时驱动IRT和PCs基因双价表达载体，转化拟南芥，赋予转基因植物对土壤重金属污染的预警能力、超富集能力以及解毒能力；（3）通过同位素示踪、高效液相色谱、Northern杂交和SEM-EDXMA技术揭示转基因植物对重金属超富集机制以及对重金属毒害的解毒机制。本研究有利于深化对植物修复技术的认识，加速植物修复技术从实验室阶段向实际应用阶段迈进。

土壤重金属污染治理是国际上研究热点，植物修复以其成本低、不破坏生态环境等优势受到关注。本研究克隆了拟南芥Mt启动子、苋菜PCs和IRT1基因,获得了稳定遗传的转红色荧光蛋白以及转Mt启动子驱动PCs和IRT1基因的拟南芥。通过激光共聚焦、同位素示踪、SEM-EDXMA和Northern技术研究分子改良的拟南芥对镉的敏感性、抗逆性及吸收和解毒机制。主要发现：1）拟南芥MT1a启动子受镉、铜、锌金属离子所诱导；2）苋菜PCs基因全长1770bp，N端有1个催化合成中心，C端有1个金属离子感应器；3）苋菜IRT1基因全长1135bp，具有转运二价金属离子的结构域和7个跨膜结构域；4）环境中镉离子浓度大于10μM，转基因拟南芥叶片和根系液泡腔内检测到很强的红色荧光信号；5）转基因拟南芥与野生型相比镉的吸收量及PCs合成量显著提高，而且耐镉性显著增强；叶片中镉主要分布在液泡和细胞间隙，根系中镉主要分布在细胞壁和细胞间隙；PCs基因表达量在镉处理12h和24h上调，IRT1基因表达量随镉处理时间的增加而上调。本研究有利于深化对植物修复的认识，加速分子改良的超富集植物从实验室探索阶段向应用阶段迈进。