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铁（Fe）是植物生长发育必需的矿质营养，其参与植物新陈代谢、蛋白合成等多种生理生化过程，柑橘等嫁接植物主要通过地下部砧木吸收Fe营养。在柑橘生产中，枳因具有耐寒、抗脚腐病等诸多优良特性，普遍被用作柑橘砧木。但是，枳砧也存在不耐碱的缺点，以枳为砧木的柑橘园在碱性土上缺Fe严重，导致柑橘树体衰弱、产量锐减、品质下降，生产中也难以通过施肥等措施进行有效矫治。ZIP家族蛋白被认为是Zn、Fe、Mn、Cu等多种二价金属离子的重要转运子，其参与调控植物Fe的吸收和体内平衡。本实验室在前期克隆了12个枳ZIP家族基因成员并进行了功能预测，本研究在此基础上，挑选3个可能参与Fe吸收的关键成员PtZIP1、PtZIP6和PtIRT1进行功能研究，以期为遗传改良创制耐缺Fe的柑橘砧木奠定基础。 本研究以枳为实验材料，分析了PtZIP1、PtZIP6和PtIRT1在缺Fe、缺Zn下的表达模式，克隆其启动子并进行启动子元件分析，通过烟草瞬时表达分析了亚细胞定位，利用酵母的Fe、Zn、Mn吸收缺陷型突变体互补验证其离子吸收能力；此外，通过拟南芥和枳遗传转化验证其功能，对转基因拟南芥进行了详细分析。主要研究结果如下： 1．PtZIP1、PtZIP6、PtIRT1在枳缺Fe、缺Zn处理下呈现出时空表达差异，总体上缺Zn、缺Fe下根中较叶中表达显著受诱导，其中PtZIP1在缺Zn根、缺Fe叶受诱导表达，而PtZIP6和PtIRT1主要受缺Fe诱导表达。 2.克隆PtZIP1,PtZIP6和PtIRT1的启动子序列长度分别为1111bp,1507bp和2457bp，PtZIP1，PtZIP6,PtIRT1启动子序列与甜橙对应启动子分别为81.43%、89.39%、64.27%。PtZIP1、PtZIP6、PtIRT1启动子元件有启动子核心元件和环境应答元件，环境应答元件包括光响应元件、逆境应答元件、激素应答元件。PtZIP1、PtZIP6、PtIRT1都有Box4、BoxI、TCT-motif等一系列光响应元件。PtZIP1有启动子核心元件5’UTR-Py-richstretch，逆境胁迫元件TC-richrepeats；PtZIP6、PtIRT1有启动子核心元件TATA-box，增强子CAAT-box、CAT-box，激素应答元件Aux-RRCore，F-box，GARE-motif，P-box等。 3．PtZIP6、PtIRT1融合GFP介导烟草瞬时表达表明，PtZIP6、PtIRT1定位于细胞膜上。 4．PtZIP1、PtZIP6和PtIRT1对酵母Fe（fet3fet4）、Zn（zrt1zrt2）、Mn（smf1）吸收缺陷型突变体互补分析表明：PtZIP1能吸收Fe和Zn，PtZIP6能吸收Fe，而PtIRT1能同时吸收Fe、Zn和Mn。 5．获得6个PtZIP6超表达的拟南芥转基因株系，株系Z6-1、Z6-2、Z6-5、Z6-6中PtZIP6表达量较高。缺Fe胁迫下野生型叶片出现明显的黄化，而转基因植株比野生型更耐缺铁；缺Fe胁迫进一步诱导PtZIP6表达上升，其中Z6-2、Z6-6上升最显著；恢复Fe供应6d后，叶绿素含量均上升，其中Z6-2、Z6-6上升更显著；恢复Fe供应3d时各株系的PtZIP6表达量均显著升高，其中Z6-2、Z6-6上调显著。拟南芥转基因株系内源12个AtZIP基因以及与Fe吸收转运相关基因AtFIT、AtFRO2、AtIRT1、AtPYE的表达分析表明：缺Fe胁迫下，除了AtPYE表达在Z6-1、Z6-2、Z6-5、Z6-6株系中均上调，其他基因在各株系中表达均下调，而在恢复正常营养液后，检测的多数内源基因表达量增加，其中Z1-1、Z1-5、Z1-6株系中AtZIP1、AtZIP10、AtIRT1表达上调最为显著。 6．获得4个转PtZIP1的转基因枳株系，基因表达分析表明PtZIP1在转基因株系中的表达是非转基因对照的1.3-6.0倍。