土壤镉污染严重影响作物的产量和品质,并通过食物链威胁人类健康。对于受轻度或中度镉污染的土壤,培育和种植耐镉且食用器官低积累作物基因型/品种,是有效利用自然资源和保证农产品安全生产的重要途径之一。玉米（Zea mays L.）是目前世界上产量最高的粮食作物。本研究在分析比较95个玉米基因型（自交系）籽粒镉含量筛选获得籽粒镉积累不同玉米基因型的基础上,分析了镉胁迫对不同籽粒镉积累基因型玉米生长、植物激素等的影响及基因型差异,并通过比较转录组分析,探讨了镉耐性与低积累的相关基因。主要研究结果如下:1.玉米籽粒镉低积累基因型筛选分析评估95份玉米基因型（自交系）籽粒镉含量,筛选籽粒镉低积累基因型。连续两年的田间试验在浙江大学长兴农业试验站进行,分析测定籽粒镉含量,结果表明,相同栽培条件下,95个玉米基因型籽粒镉含量平均为0.013 mg kg^-1 DW,变化范围为0.001-0.06 mg Cd kg^-1DW,基因型间差异显著。连续两年的试验结果显示,籽粒镉含量基因型差异的变化趋势完全一致,其中籽粒镉含量最低和最高的分别为:基因型L42、L15和L51、L63。此外,95份基因型籽粒铬、铁、锰、锌和铜等微量元素含量基因型间也存在显著差异,相关性分析结果显示,籽粒Cd与Mn、Cu含量呈显着正相关。2.镉胁迫对两个不同籽粒镉积累玉米基因型生理特性的影响及基因型差异以筛选获得的籽粒镉低/高积累基因型L63/L42为材料,水培实验,研究了5μM Cd胁迫对玉米生长与生理的影响和基因型差异。结果表明,L63对镉毒害的耐性显著强于L42。与对照相比,5μM Cd胁迫显着降低L42的株高、根/茎叶的鲜重和干重;但L63植株的上述生长参数几乎没有受影响。与L42相比,L63幼苗根中的镉浓度较高,而茎叶中的镉浓度却相对较低。镉胁迫导致L63和L42茎叶中Mn含量较对照显着降低22%和33%,L63茎叶中Fe含量显着降低22%。此外,植物激素响应24h的5μM Cd胁迫存在极显著的基因型差异,与对照相比,L42中的ABA含量和乙烯（ET）释放速率显着增加;而L63中的GA3、JA和ET分别显着增加;同时,5μM Cd胁迫条件下,L63的ABA、ET和GA3低于L42。叶片和根系超微结构观察结果显示,镉胁迫显著导致L42细胞结构的损伤,但对L63没有显著影响。3.两个不同籽粒镉积累玉米基因型对镉胁迫响应的转录组比较以耐镉-籽粒低积累和镉敏感-高积累基因型L63和L42为材料,水培镉胁迫试验,转录组分析,比较基因表达响应5μM Cd胁迫的基因型差异。与对照相比,镉胁迫诱导上调和下调的基因:L42中分别有268和300个,而L63中分别有86和26个。鉴定到83个与低Cd积累或Cd耐性相关的候选基因（这些基因在镉胁迫下在L63中的表达显著上调,但在L42中表达不变或下调）,主要包括自噬相关-8d、ATP硫酸酯酶3、ABC转运蛋白、锌转运蛋白和RING型锌指结构域超家族蛋白。这些基因分别属应激反应、转运、蛋白质合成和降解、转录、信号转导以及细胞分裂和生长相关。基于这些差异表达基因,提出了一个调控示意图,结果显示,镉耐性与低积累相关的关键基因主要涉及细胞壁代谢、金属转运、液泡区隔化、活性氧清除和ATP产生。