镉(Cadmium，Cd)在自然界中广泛存在，是毒性很强的重金属之一。本文以模式植物拟南芥为实验材料，探讨重金属镉及其与钙或钾组合对拟南芥幼苗生长、光合色素、抗氧化酶系统、次生代谢、硫醇盐代谢、根部DNA损伤及根部形态的影响，实验结果如下：　　高浓度的镉严重影响拟南芥种子的萌发，抑制了拟南芥幼苗的生长并引发毒害症状。与空白对照相比，20μM、40μM、60μM和80μM镉浓度处理下拟南芥幼苗的生物量和光合色素含量均有一定程度的下降，且镉处理浓度越大，幼苗的生物量和光合色素含量越低。随着镉处理浓度的增加，拟南芥幼苗的可溶性蛋白含量逐渐增加，超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性逐渐下降，引起丙二醛含量的不断累积。镉胁迫诱导了次生代谢物的合成，拟南芥幼苗的总酚含量、类黄酮含量和花色素苷含量均逐渐上升，与此同时，硫醇盐代谢中谷胱甘肽和植物螯合肽的含量也逐渐上升。单细胞凝胶电泳结果显示，镉胁迫使拟南芥幼苗根部DNA受损，同时TT嘧啶二聚体含量增多。根部形态的显微观察发现，镉胁迫下拟南芥幼苗的根部形态发生改变，根长变短但根毛变长变密。　　外源加入钙或钾后，镉对拟南芥幼苗生长的抑制作用得到一定程度的缓解。20μM和40μM镉处理下，与未添加相比，添加10mM钙或10mM钾后拟南芥幼苗的根长变长，幼苗的生物量增加，超氧化物歧化酶活性无显著变化，可溶性蛋白含量和MDA含量无显著变化，而过氧化物酶活性降低，同时光合色素含量、总酚含量、类黄酮含量、花色素苷含量下降，谷胱甘肽含量和植物螯合肽含量也逐渐下降。60μM镉处理下，与未添加相比，添加10mM钙或20mM钾后拟南芥幼苗的超氧化物歧化酶活性升高，过氧化物酶活性下降，同时可溶性蛋白含量、MDA含量、总酚含量、类黄酮含量、花色素苷含量下降，谷胱甘肽含量和植物螯合肽含量也逐渐下降。在80μM镉处理下，与未添加相比，添加10mM钙或20mM钾后，拟南芥幼苗中光合色素含量上升，超氧化物歧化酶活性升高，过氧化物酶活性下降，幼苗叶片的可溶性蛋白含量、MDA含量下降，同时总酚含量、类黄酮含量、花色素苷含量、谷胱甘肽含量和植物螯合肽含量均显著下降。单细胞凝胶电泳结果显示，各浓度镉胁迫下，添加外源钙或钾后拟南芥幼苗根部根部DNA损伤减弱，同时TT嘧啶二聚体的累积量显著减少。根部形态的显微观察发现，各浓度镉处理下，外源钙或钾均使拟南芥幼苗根部根毛变短变稀疏，外源钙处理的幼苗根部根毛比外源钾处理的更疏但稍长。　　这些结果表明，高浓度镉胁迫通过降低拟南芥幼苗光合色素含量，诱导产生氧化胁迫等抑制了拟南芥幼苗的生长，与此同时，拟南芥幼苗通过增加酚类活性物质中的类黄酮和花色素苷的合成及硫醇盐代谢中的GSH和PCs的合成抵御镉胁迫的毒害。研究还发现，高浓度镉胁迫下，外源钙和钾可有效缓解镉对拟南芥的毒害作用，且外源钙的缓解作用比外源钾的缓解作用大。