植物螯合肽是水稻植株内产生的具有缓解重金属毒害、平衡细胞内金属离子平衡的多肽结构,是金属(尤其是镉)应力良好的生物指标。水稻是我国的主要粮食作物且对镉具有较强的吸收能力,加深对植物螯合肽的相关研究是提高水稻抗重金属胁迫机制的重要内容。目前对该方面的研究多集中于螯合肽的合成途径、生理生化功能和与重金属的相互影响上,关于植物螯合肽的结构鉴定分析相关研究相对较少。本研究以籼稻品种9311为例,建立了水稻中植物螯合肽的结构鉴定方法,该方法分液相色谱串联质谱初筛与高分辨技术相结合的方式;开发了液相色谱串联质谱检测分析新型的植物螯合肽的定性定量方法;分析了不同镉浓度胁迫下,水稻植株不同部位的螯合肽含量。具体研究内容如下:1、建立了植物螯合肽及其衍生物的结构鉴定方法。利用液相色谱串联质谱对水稻的地上部分和根提取物进行扫描,采用一级质谱与二级质谱(特征离子)相结合的选择性扫描模式,初步筛选疑似植物螯合肽(PCs)结构。将初筛结果进行高分辨质谱分析,针对扫描出的母离子进行同位数丰度分析,并筛选出含有特征离子的结构,根据一级质谱与二级质谱扫描的精确质量数和核对推断的碎片离子与实际扫描的二级质谱图,进一步确定植物螯合肽的结构。同时对鉴定的植物螯合肽结构进行外部合成分析确认,对鉴定出结构的植物螯合肽的出峰时间、分子离子峰同位素丰度、精确质量数及二级碎片离子等方面进行核对。2、建立了植物螯合肽及其衍生物的液相色谱串联质谱的定性定量方法。比较不同的提取剂的提取效率,解决了部分螯合肽提取不充分的问题,最终建立了12种螯合肽的LC/MS/MS检测方法。12种植物螯合肽仪器的检出限为10-63μg/L,定量限为30-189μg/L。加标回收实验(GSH:50、100、250 mg/kg;其余螯合肽:4、8、20 mg/kg)回收率为61-109%,相对标准偏差为2.1-13.8%。该方法稳定、峰形良好,适用于水稻中植物螯合肽及其衍生物的定性定量分析。3、根据以上验证结果结合植物螯合肽的定量分析方法,对不同镉浓度胁迫下的水稻中镉离子的浓度和12种植物螯合肽的关系进行分析。研究表明镉胁迫下水稻地上部的镉离子浓度小于根中镉离子的含量,地上部分含量为26.8 mg/kg,根中为89.4 mg/kg;微量的镉离子胁迫能促使水稻植株合成大量的谷胱甘肽且地上部的抗重金属胁迫以谷胱甘肽为主;高浓度的镉胁迫下,水稻地上部和根中植物螯合肽的种类和数量逐渐增加。