植物中的必需金属元素如铁、锌、铜和锰等通过金属转运体吸收、转运和分配等途径进入可食用组织,是人类微量矿质营养的主要来源之一。而非必需重金属如镉和钴能随着必需金属元素的转运途径进入食物链,威胁人类健康。小麦（Triticum aestivum L.）是世界人口的主要粮食作物之一,但小麦籽粒供人体所用的必需金属元素含量较低。同时,全球小麦主产区的镉污染日益严重,导致生产的小麦籽粒镉含量超标。IRT1和YSL分别参与铁吸收系统I和II。除转运铁外,YSL也转运锰、铜或锌等,以及IRT1也转运锌、锰、铜、钴和镉等。目前,关于小麦的金属转运体报道较少,其中IRT1和YSL6功能不清楚。二穗短柄草（Brachypodium distachyon（L.）Beauv.）是禾亚科模式植物之一,与小麦的亲缘关系较近,是揭示禾亚科植物尤其是小麦金属转运体编码基因功能的理想材料之一。因此,本论文主要以二穗短柄草和普通小麦为研究对象,利用表达模式、亚细胞定位、酵母功能互补、CRISPR/Cas9敲除突变体、转基因互补株系、金属元素含量测定、X射线荧光光谱成像等手段分析YSL6和IRT1的功能。主要结果如下:（1）二穗短柄草的Bd YSL6主要位于细胞膜。在Fe-NA、Mn-NA和Mn-DMA处理下,酵母中表达Bd YSL6可恢复铁和锰吸收缺陷型突变体的生长。Bd YSL6在根、叶片、茎、茎节的韧皮部以及花丝中表达,并被锰、铁和铜缺失诱导。敲除Bd YSL6降低了二穗短柄草整株的铁、锰和铜含量,以及根向地上部的转运系数,导致植物生长和发育不良,尤其影响花粉的发育,进而造成植物育性和产量下降。这些结果表明Bd YSL6通过韧皮部调节铁、锰和铜从根向地上部转运和地上部的分配。普通小麦的Ta YSL6主要在叶片和生殖器官中表达,且被铁和锰缺失诱导;其编码的蛋白位于细胞膜、类质体细胞器或内质网。在Mn-NA处理下,酵母中表达Ta YSL6可恢复锰吸收缺陷型突变体的生长。过表达Ta YSL6提高了Bdysl6突变体的铁、锰和铜含量,并恢复Bdysl6突变体的生长。这些结果表明Ta YSL6可能转运铁、锰和铜。（2）二穗短柄草的Bd IRT1位于细胞膜。酵母中表达Bd IRT1促进了细胞对铁、锰和镉的吸收。Bd IRT1在植物整个生育期的不同组织中均有表达,并被缺锰、缺铁和镉胁迫诱导。敲除Bd IRT1降低了整个植株的铁和锰含量,导致植株发育受阻,尤其影响花粉的发育,进而降低植物育性和产量。同时,敲除Bd IRT1增加了植株地上部的镉含量以及对镉的敏感性。这些结果表明Bd IRT1调控铁、锰和镉的转运。突变体Bdirt1中表达Bd IRT1能恢复突变体的表型,而表达Ta IRT1s不能恢复突变体的生长,表明Ta IRT1s的功能与Bd IRT1不同。表达模式、亚细胞定位和酵母功能验证等分析结果表明小麦A、B、D亚基因组上的同源IRT1存在功能分化。拟南芥中过表达矮秆波兰小麦Tp IRT1B增加了植株的铁、锰、钴和镉含量,表明Tp IRT1B可能转运铁、锰、钴和镉。四倍体和二倍体小麦IRT1单倍型的酵母敏感性分析揭示3个关键氨基酸残基(H260、H89和I230)变异可能影响锌、钴和镉的金属转运属性。