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水稻是全球最重要的粮食作物之一,其重金属污染问题已经引起各国政府部门的高度重视。镉（Cadmium,Cd）是毒性最强的重金属之一,在土壤中具有较强的化学活性,易被植物所吸收。通过食物链在人体内富集,对人体健康造成严重影响。阐明水稻镉吸收、积累机理,对选育抗镉水稻品种、降低镉污染,保障粮食安全具有重要意义。本研究以耐镉水稻PI312777、Lemont和Dular为材料,以镉离子浓度为0、50和100μmol·L-1的水培液处理7天后,运用蛋白质组学及生化技术分析了水稻对镉胁迫的生理响应,以期为揭示水稻耐镉机理提供新的观点。主要结果如下:（1）在50μmol·L-1浓度下,镉处理对水稻的生长无显著影响;100μmol·L-1镉处理显著抑制了3种水稻的生长,PI312777、Lemont和Dular的株高抑制率分别为11.3%、10%和19%。水稻植株镉含量随处理浓度增大显著升高。（2）镉胁迫下,水稻PI312777和Lemont叶片的激素GA、IAA和ZR的含量在50μmol·L-1镉处理下明显提高,100μmol·L-1镉胁迫下则降低;叶片的激素ABA含量则随镉处理浓度的升高而增大。（3）在经过不同镉处理的水稻中共发现并鉴定了174个差异蛋白点。其中79个为叶片差异蛋白点,95个为根差异蛋白点。对所鉴定的蛋白质的功能进行分类,得到与光合作用和碳代谢相关的蛋白质37个,胁迫反应蛋白41个,与蛋白质代谢相关的蛋白质20个,与基因表达或其它代谢相关的蛋白质19个。（4）镉胁迫下在3种水稻叶片中共发现15个Rubisco亚基上调表达,3个细胞色素b6/f复合体铁-硫蛋白下调表达。水稻PI312777的光合作用PSⅠ反应中心亚单位II在镉胁迫下也下调表达。研究结果说明,镉是通过损害光合途径的组成成分和酶,来抑制水稻的光合作用。镉胁迫下,水稻叶片中核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/加氧酶激酶、NADP-苹果酸酶、放氧复合物蛋白1和FtsH2均上调表达,这些蛋白质的增强表达有利于水稻的光合作用。（5）镉胁迫下,水稻体内与镉解毒相关的乙二醛酶Ⅰ、蛋白质二硫化异构酶、胱甘肽-S-转移酶、谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽还原酶和S-腺苷甲硫氨酸合成酶在增强表达,与活性氧清除相关的醛酮还原酶、L-抗坏血酸过氧化酶和过氧化物酶也增强表达;在水稻PI31277和Lemont中分别发现与细胞生长相关的ABA-胁迫-成熟诱导蛋白5和翻译控制肿瘤蛋白在镉胁迫下上调表达;水稻中多个抗逆境的胁迫蛋白（r40c1 protein、Salt stress root protein 1、硫氧还蛋白和14-3-3蛋白）的表达变化有利于提高水稻抗逆境能力;研究发现水稻中参与逆境胁迫信号转导途径的钙调蛋白、钙网蛋白和G蛋白,在镉胁迫上调表达;另外,还发现水稻中与抗病相关的蛋白异黄酮还原酶、壳多糖酶和其它病原相关蛋白在镉胁迫下增强表达。（6）本研究发现了2个DNA修复蛋白质,包括参与转录后水平调控的RNA结合蛋白和诱导核酸修复途径进行的泛素结合酶E2。它们的增强表达,促进了镉胁迫下受损DNA的修复。（7）镉胁迫下,水稻叶片的GST活性无显著变化,根中的GST活性增强;叶片中铁和钙含量显著降低;根系中的铁含量随处理浓度增大而升高,钙含量在50μmol·L-1镉处理下升高,100μmol·L-1镉胁迫下则降低。镉胁迫改变水稻对钙和铁的吸收与转运,抑制了水稻生长。