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蒿柳(Salix viminalis)为杨柳科(Salicaceae)柳属(Salix)植物,是一种可以有效积累重金属镉的潜力树种。研究表明,不同基因型的蒿柳对重金属积累能力的差异较大,因此,蒿柳抗性品种的选育工作具有重要的现实意义。目前蒿柳抗性选育的周期长,效率低,且多以扦插苗为材料,始于种子萌发阶段的研究较少,而研究表明实生苗具有出苗快,基因变异丰富,抗性强等优点,且实生苗和扦插苗对胁迫的响应不尽相同。因此为提高蒿柳抗性筛选的效率,本研究通过对镉处理下蒿柳种子的萌发、实生幼苗和扦插苗的生理变化及镉胁迫相关基因的表达进行分析,探究蒿柳实生苗和扦插苗对镉胁迫的响应特性。主要研究结果如下:(1)通过对镉处理下种子萌发指标的观测发现,0~40 mg·L-1的低浓度镉处理促进了蒿柳种子的萌发和幼苗的生长;而40~100 mg·L-1的高浓度明显抑制了蒿柳种子萌发和幼苗初期生长。其中活力指数和根长这两个指标受胁迫影响最大,分别较对照下降了88.2%和81.2%,说明这两个指标可以在一定程度上反映植物的耐性。(2)蒿柳实生苗和扦插苗在低浓度的处理初期,SOD活性和POD活性均显著高于对照,在高浓度的镉处理后期,均呈现下降的趋势,因此实生苗和扦插苗在镉处理下的抗氧化酶活性变化趋势基本一致。(3)蒿柳实生苗和扦插苗中的脯氨酸变化趋势一致,但蒿柳实生苗的可溶性蛋白含量在第20d低于对照,扦插苗在第15d已显著降至低于对照,且实生苗中可溶性糖含量未明显升高,这说明实生苗的抗性较扦插苗强。(4)镉处理下,蒿柳实生苗和扦插苗叶片中的丙二醛含量均高于对照,且随着处理天数存在先升高后降低的趋势,不同的是,实生苗中的丙二醛含量总体低于扦插苗,说明实生苗在镉胁迫下的膜脂过氧化程度更低,抗性更强。(5)在与镉吸收和转运相关的基因中,Nramp3、Nramp6、ZIP1在蒿柳实生苗中表达受显著抑制,ZIP1在扦插苗中受诱导表达;在与镉胁迫解毒相关的基因中,MT2B、PCS1在蒿柳实生苗中与对照有显著差异,PCS1、MT2B、Cu/Zn SOD在扦插苗出现显著变化。综上所述,蒿柳实生苗对镉胁迫的抗性较扦插苗强。主成分分析显示,在萌发指标中,活力指数和根长抑制率可以作为早期耐性筛选的重要指标;在测定的生理和分子指标中,抗氧化酶SOD、POD,渗透调节物质PRO,膜脂过氧化产物MDA,与镉吸收和转运相关的基因Nramp3、Nramp6、ZIP1,与镉解毒相关的基因MT2B、PCS1可作为评价蒿柳实生苗重金属耐性的重要指标;抗氧化酶SOD、POD,渗透调节物质PRO、SS,与镉吸收和转运相关的基因ZIP1,与镉解毒相关的基因PCS1、MT2B、Cu/Zn SOD可作为评价蒿柳扦插苗重金属耐性的重要指标。上述生理指标和基因表达的分析,为蒿柳重金属耐性关键指标的筛选以及蒿柳早期抗逆育种机理提供了参考依据。