随着人类工农业活动的迅速发展,工业“三废”的肆意排放、化肥农药的不合理施用以及污水灌溉等现象频发,镉(Cd)污染问题已然日益趋重,我国Cd污染土壤的点位超标率高达7%,遥居重金属污染首位。Cd作为迁移性强且毒性高的生物非必需元素,易被植物吸收并通过食物链损害人体健康。目前,通过筛选Cd低积累作物基因型来降低作物可食部位的Cd含量,是减少食品中Cd含量既经济又有效的方法。黄瓜是世界上栽培面积最大的蔬菜植物之一,其对Cd响应敏感,具有潜在风险。本文利用32个黄瓜品种为材料,通过盆栽试验筛选果实Cd高、低积累品种,同时分析了32个黄瓜品种苗期对Cd的耐性与吸收转运的能力;深入探究不同Cd浓度处理下,Cd高、低积累品种各部位对Cd的累积及抗氧化系统上的差异,以期为Cd污染土壤的安全利用及蔬菜的安全生产提供理论与数据支持。主要研究结果如下:(1)通过1.8、3.6 mg/kg两个Cd处理浓度的盆栽模拟试验,分别从果实生物量与Cd含量入手分析了32个黄瓜基因型对Cd污染的响应。以果实Cd含量与国家Cd的食品安全标准为主要指标,经聚类分析筛选到了Cd低积累品种分别为:口口甜、高春、津研4号、唐山秋瓜、津优1号;Cd高积累品种:燕白、裕园1710、盛世999、佳多宝F1、美味春秋、津春9号、思寒。结合生物量指标,获得了黄瓜可食部位生物量高且Cd含量低的Cd低积累品种口口甜(KKT),及与之Cd积累量相差较大的Cd高积累品种津春9号(JC9)进行后续试验。(2)在0、100μmol/L Cd污染营养液中,确定了32个黄瓜品种苗期的相对根长、相对根伸长率、根相对鲜重、根相对干重、相对株高、相对株高伸长率、地上部相对鲜重、地上部相对干重8个指标。运用主成分分析与函数隶属分析法建立黄瓜苗期对Cd抗逆性的综合评价体系,将供试品种划分为4个等级:其中Cd耐性品种6个;Cd中耐性品种18个;Cd敏感性品种8个。同时分析了供试幼苗对Cd的吸收转运能力并初步发现,黄瓜果实Cd含量与苗期Cd的转移系数呈极显著性正相关,与苗期Cd的耐Cd能力呈显著性负相关。(3)水培条件下,探究了0、10、50、100、200μmol/L五个Cd处理浓度下,黄瓜Cd高、低积累品种生长发育与光合色素的变化。随Cd处理浓度的增大,对KKT与JC9的株高、根长存在先促进后抑制的影响,且随Cd胁迫加深,抑制效果更加明显。相同Cd处理下,JC9株高与根长的下降幅度高于KKT,表明JC9的生长指标在高浓度Cd下的抑制效果比KKT明显,对Cd污染的反应也更敏感。Cd对KKT与JC9的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及总叶绿素含量有抑制作用,随Cd浓度升高抑制作用更明显。品种间,KKT光合色素受Cd的影响更小,叶片衰老速度更慢。(4)水培条件下,随Cd处理浓度增大,KKT与JC9叶片中,丙二醛(MDA)、抗坏血酸(As A)含量及抗氧化物酶(POD)活性均显著升高;过氧化氢酶(CAT)活性呈先升高后降低的趋势,在Cd浓度10μmol/L下达到最大值;谷胱甘肽(GSH)含量变化不显著;KKT叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性先升高后降低,在50μmol/L处理下达到最大值;而JC9中SOD活性逐渐下降。根系中MDA含量与POD活性显著升高;SOD、CAT活性、GSH、As A含量均呈现低促高抑的现象,两个品种的GSH、As A含量、CAT活性及KKT根系在100μmol/L镉处理下达到最大值,JC9根系SOD活性在10μmol/L镉处理下就达到最大值。在品种间,KKT植株内MDA含量显著低于JC9,且SOD与CAT酶活性显著高于JC9,说明KKT的膜损伤更轻,表现出更好耐性。而JC9根系的GSH与As A含量显著高于KKT,说明在KKT中抗氧化酶起主要防御作用;而在JC9中As A-GSH在清除活性氧上起了主要作用。(5)水培条件下,随Cd浓度升高,KKT与JC9中Cd的转移系数逐渐降低,两个黄瓜由根系向地上部对Cd的转运能力减弱。品种间表现为JC9>KKT,在Cd>50μmol/L时差异显著,说明JC9较KKT向地上部转移Cd的能力更强,对地上部的毒害也更严重。Cd的亚细胞分布结果表明,Cd在两个品种叶片与根系的亚细胞分布为可溶性部分>细胞壁>细胞器,除KKT根系细胞壁Cd含量外,JC9的各亚细胞组分Cd含量均高于KKT。叶片中JC9(69.34%～78.15%)可溶性组分Cd占比显著高于KKT(63.14%～74.02%),而当Cd>10μmol/L时根系中KKT(30.57%～46.42%)细胞壁组分Cd的占比显著高于JC9(29.32%～32.91%)。高浓度Cd胁迫下,Cd低积累品种可以将更多地Cd固定在根系细胞壁,而Cd高积累品种更倾向于将Cd分隔在叶片的可溶性组份中。同时试验发现了时间和浓度的交互作用对植物各亚细胞组分Cd含量的增加效应大于单一时间或浓度处理作用。