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水稻（Oryza sativa L.）是重要的粮食作物，同时也是研究基因功能的重要模式植物。随着世界人口的增加和环境的不断恶化，粮食的生产力问题一直是人们关注的焦点。目前，通过传统的育种手段来改善水稻品质以及提高水稻产量已日见其局限性，而现代基因工程技术因其预见性好、效率高等特点逐渐成为培育水稻新品种的主要方法之一。通过分子生物学技术筛选新的功能基因以及与基因表达密切相关的启动子等是基因工程育种的关键。多倍体在自然界中广泛存在，多倍化是许多植物包括一些动物在进化过程中的一个重要特性。多倍体在植物进化史上具有重要地位，许多重要的农作物都是多倍体。多倍体比二倍体更能适应逆境环境，而且在促进植物营养体生长、种子和果实产量等方面具有重要作用。但关于同源多倍体的表型和基因表达，以及生理变化等方面的机制还有待深入的研究。本研究分为两个部分，包括水稻基因的组织特异性超表达研究和同源四倍体拟南芥的耐锌(Zn)机制两个方面。 第一部分是水稻OsXCL基因组织特异性超表达的分析。研究表明OsXCL基因在水稻和拟南芥中超表达能够显著提高转基因植株对于干旱和盐胁迫的耐受性;此外，该基因在水稻中组成型超表达能显著增加水稻谷粒的长度，并增加千粒重，同时表现出剑叶卷曲的性状。为了研究OsXCL基因在水稻中特异表达的表型特征，我们分别构建了基因的胚乳特异性超表达载体和叶特异性超表达载体，通过农杆菌侵染转化水稻得到转基因植株，并对转基因植株的表型进行了分析，同时通过定量实时PCR分析了OsXCL基因在不同时期转基因水稻的叶、穗等器官中的表达量。实验结果显示，OsXCL基因在水稻中进行胚乳特异性超表达以及叶特异性超表达所产生的表型与组成型超表达的表型不同。 第二部分是同源四倍体拟南芥的耐锌研究。在研究OsMSR2（Oryzasativa L.multiple stress responsive gene2）基因的耐逆功能时，在其拟南芥转基因株系中发现一个植株表现出明显的器官增大表型，将其命名为esd(enlargedseed and seedling)，经鉴定其表型的产生与外源基因的T-DNA插入无关，后续分析发现esd为同源四倍体。Zn作为植物生长所需的必需元素，在过量条件下也会对植物造成伤害。为了研究esd对Zn胁迫的耐受性，我们用不同浓度的过量Zn对其进行处理，发现esd受影响的程度要小于野生型植株，具体表现为较长的根长和较大的鲜重。对esd中Zn含量以及谷胱甘肽(GSH)含量的测定发现，esd中Zn含量要小于野生型，而与Zn解毒有关的GSH含量却显著上升。定量实时PCR分析与Zn胁迫相关的基因如IRT3、ZIP3、AtHMA4等，发现这些基因的表达量发生了明显的变化，说明esd植株的耐Zn能力可能与这些基因表达的变化有关。总之，同源四倍体拟南芥esd具有较强的耐Zn能力，这种能力可以从生理和分子水平上进行解释，至于基因间的具体作用机制还有待进一步的研究。