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水稻是我国主要的粮食作物之一，随着工农业的发展，环境和土壤中的重金属，特别是重金属镉，在水稻各个组织积累，影响水稻的产量和品质。镉在环境中不能降解，可通过食物链严重危害人类的健康。降低和消除镉污染成为一个亟待解决的问题。通过换土、优化水肥或者全生育期淹水等措施都可以缓解镉对水稻的毒害，降低稻米中的镉含量，但这会大大增加种植成本。因此，从遗传上改良水稻品种的耐镉性，选育镉积累量低的品种，是减少稻米镉污染的一个经济且有效的途径。 植物主要的应激反应是基因表达的转录调控，这主要取决于启动子和转录因子之间的相互作用。诱导型启动子只在特定环境下表达，可避免目的基因的过量表达对植物的伤害。因此，诱导型启动子为研究胁迫耐受性的调控机制提供了重要资源。而且，目前主要集中在对功能基因的研究，对水稻镉诱导启动子的研究很少，本文我们鉴定和分离了水稻中三个代表性的响应镉的启动子，并对其活性进行了分析。具体实验结果如下: (1)通过基因芯片分析和qRT-PCR鉴定，找出三个主要受到重金属镉诱导表达的基因，分别为Os GSTU37、OsHSP18.6和OsGSTU5。 (2)克隆上述的3个水稻镉响应基因的启动子，分别命名为POsGSTU37、POsHSP18.6和POsGSTU5。构建了这三个启动子与GUSplus报告基因的融合表达载体，通过农杆菌介导的水稻遗传转化获得20、25和27株阳性转基因水稻植株。 (3)对3个启动子POsGSTU37、POsHSP18.6和POsGSTU5受镉诱导后的组织表达活性进行定性和定量分析。通过对相应启动子的T3代转基因植株的根、茎、叶组织进行GUS化学染色，与未处理相比，镉诱导后其根、茎、叶组织都有不同程度的着色，表明这三个启动子是镉强诱导启动子。同时，对3个启动子P OsGSTU37、POsHSP18.6和POsGSTU5活性进行qRT-PCR定量分析，结果表明POsGSTU和POsGSTU37受镉诱导24 h后的活性和组成型启动子POsACTIN的活性相当，POsHSP18.6表现出比POsACTIN更高的镉诱导活性，叶组织镉诱导倍数为POsACTIN的1.33倍，根的镉诱导倍数为POsACTIN的5.38倍。 (4)在短期高浓度镉诱导下(72h)，启动子POsGSTU37、POsHSP18.6和POsGSTU5表现出不同的镉诱导应答模式。随着镉诱导时间的延长，POsGSTU37的活性不断增加，在72 h时达到最高，是未诱导的880倍。POsHS18.6活性在镉诱导初期受到强烈的上调表达，8h诱导倍数最高，约为1220.8倍，后随着时间增加其诱导活性不断降低。POsGSTU5的本底表达水平较高，4h的镉诱导倍数达24倍。随后镉诱导活性保持在一个相对稳定的水平。 (5)定量分析了三个镉诱导启动子在长期低浓度镉诱导下的表达模式，得出POsGSTU5和POsGSTU37根组织的活性显著高于叶组织中的，这可能是由于水稻不同组织镉积累浓度不同造成的。P OsGSTU37驱动的GUSplus的表达水平随着镉胁迫时间的延长不断增加，在20天达到最高。不同的是，P OsGSTU5和POsHSP18.6转基因植株GUSplus的表达水平不依赖于镉胁迫时间的长短而增加。与4天未经镉处理的转基因植株的根和叶GUSplus的表达量相比，POsGSTU3720天的根诱导倍数最高，P OsHSP18.65天的叶子诱导倍数最高。 (6)分析了不同金属Ni、Pb、As、Co、Cu、Fe、Zn和Mn对镉诱导启动子转基因植株的诱导活性。Ni诱导下，POsGSTU5转基因植株的GUSplus的诱导表达量最高，其诱导倍数达119.5倍。Pb和As处理下，POsGSTU5的活性也被强诱导上调表达，而金属Cu、Fe、Zn、Mn和Co对其诱导表达量很低。金属Ni、Cu、Pb、As和Co能强烈诱导POsGSTU37，该启动子受金属Mn诱导低一些，但也增加了其GUSplus的表达量(P＜0.01)，然而Zn和Fe对POsGSTU37活性的上调不显著。POsHSP18.6与阴性对照相比，各种金属都强诱导其转基因植株GUSplus的表达，其中Ni、Cu、As和Co对POsHSP18.6诱导比Pb、Fe、Mn和Zn对其的诱导强的多。 (7)分别对三个镉诱导启动子进行功能分析，构建了3个镉诱导启动子相应的截断启动子与GUSplus报告基因的融合表达载体。并对三个镉诱导启动子的镉响应元件进行了初步分析，POsGSTU5镉响应元件定位在-2240～-1572bp，POsGSTU37各截断启动子均有诱导，P OsHSP18.6镉响应元件定位至-437～-190bp。 本论文发现并鉴定了三个镉诱导启动子，分别对这三个镉诱导启动子进行定性和定量分析。三个镉诱导启动子的分离为研究水稻镉胁迫的调控机制提供了重要的资源。对培育耐镉和低吸收镉品种奠定了基础，在治理水稻镉污染方面具有重要价值。启动子中镉响应元件的分离，并探讨其作用机理，有助于了解水稻的耐镉机制。