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镉(Cd)是当前我国耕地土壤重金属污染的最主要元素。Cd是生物体的非必需元素，对植物的生长发育有毒害作用，并且可以通过食物链进入人体，对人类健康造成潜在威胁。探讨植物对Cd的吸收转运机制能够为植物修复重金属污染土壤、降低粮食作物重金属累积以及改善粮食品质提供理论依据。金属转运蛋白是植物吸收、转运Cd的关键生物大分子。类黄色条纹(YellowStripe-Like，YSL)转运蛋白在金属离子的吸收、长距离运输和稳态调节过程中有重要作用，但目前YSL转运蛋白与Cd转运之间的关系很少有人研究。因此本研究以新型Cd超富集植物龙葵为材料，从中克隆了Cd诱导表达的SnYSL3基因，并利用实时荧光定量RT-PCR、原位杂交、酵母功能互补、基因过表达等分子生物学手段对该基因的基本特征和功能进行分析，探讨了其在金属应答和转运方面的功能。 利用抑制性差减杂交技术从龙葵中筛选得到Cd胁迫上调的YSL表达序列标签。利用RACE技术获得龙葵SnYSL3基因全长cDNA和DNA序列，该基因由7个外显子和6个内含子构成。SnYSL3蛋白具有YSL家族保守结构域，属于YSL家族的第一个亚类，预测其有13个跨膜结构域。采用接头PCR技术克隆得到SnYSL3的上游603 bp的调控序列，生物信息学分析发现该序列具有启动子核心启动元件和一些顺式作用元件，包括组织特异性表达调控元件和环境响应调控元件。 实时荧光定量RT-PCR分析显示SnYSL3在龙葵根、茎、叶和花中组成型表达，在叶片和花中的表达水平高于根和茎，原位杂交结果表明SnYSL3在维管组织中的表达水平高于其他组织。SnYSL3的表达受多种金属调控，包括Cd、Fe、Cu、Mn和Zn，其中Cd对SnYSL3的诱导最为强烈，其次是Fe。亚细胞定位分析显示SnYSL3定位在洋葱表皮细胞的质膜上;在酵母中表达时，SnYSL3不仅定位在酵母细胞质膜上，还定位在内质网膜上。酵母功能互补分析表明，SnYSL3是一个多底物的吸收型转运蛋白，可介导Fe(Ⅱ)-NA、Cu-NA、Zn-NA和Cd-NA向细胞内转运。 SnYSL3在拟南芥和烟草中过表达不影响植株的伸长生长和生物量。SnYSL3转基因拟南芥叶绿素含量低于野生型。SnYSL3基因过表达降低了拟南芥植株整体的Fe、Mn的含量，但提高了Fe、Mn向地上部的转移率。在烟草中过表达SnYSL3也降低了烟草根中Mn含量，并且提高了Mn向地上部的转移率，但对Fe浓度的影响不如Mn显著。与此同时，SnYSL3过表达也改变了拟南芥和烟草幼叶中Fe、Mn的分布。 SnYSL3基因过表达提高了拟南芥和烟草对过量Fe胁迫和Cd胁迫的耐性;并且提高了拟南芥中Cd由根系向地上部的转移率。在Cd胁迫时，转基因拟南芥的Fe转移率依然高于野生型，而Mn的转移率却与野生型无差异。短期低浓度的Cd胁迫，Sn YSL3转基因烟草Cd累积与野生型基本无差异，而长期高浓度的Cd胁迫，转基因烟草地上部Cd浓度显著高于野生型。长期过量Fe胁迫，SnYSL3转基因烟草地上部Fe累积高于野生型。 综合以上，本研究的结果表明SnYSL3是一个定位于质膜的多底物转运蛋白，可以转运多种金属离子与NA形成的复合物进入细胞;SnYSL3基因主要在维管系统中表达且受多种金属调控，尤其在Cd和Fe应答中可能具有重要作用。SnYSL3的确切生理功能有待进一步研究。