随着我国工农业的迅猛发展，土壤镉污染问题日益严重，修复镉污染土壤迫在眉睫。植物修复是一种绿色、环保、有效、经济的治理方法，但常规的植物修复由于其适应性差、生长缓慢，周期长及土壤中重金属有效性低等因素，在土壤污染的原位修复中受到一定的限制。微生物修复可以强化植物修复的效果，弥补植物修复的不足，从而提高植物修复的效率。因此，植物-微生物联合修复在治理重金属污染土壤方面具有广阔的应用前景。如何筛选耐受镉的植物和微生物，提高修复效率，一直是生物修复的热点问题。但是用植物-微生物联合修复治理镉污染土壤还鲜有报道。本研究对采自中国的野生狗牙根进行耐镉性筛选，同时对矿区污染土壤中的耐镉微生物进行筛选，得到耐镉的狗牙根和微生物，然后通过研究耐镉微生物对狗牙根和水稻耐镉能力及镉吸收和分配的影响，最终为植物-微生物的修复提供材料和理论的依据。另一方面，利用SSR分子标记，检测狗牙根种源的遗传多样性，通过与耐镉表型进行关联分析，探测中国野生狗牙根种质资源与目标性状关联的候选标记，寻找出与耐镉相关的分子标记，为耐镉狗牙根的选择育种奠定基础。主要研究内容和结果如下:　　(1)狗牙根种质材料耐镉性生理评价:　　通过水培镉胁迫试验，利用模糊数学中的隶属函数法对采自中国不同地区的116份野生狗牙根和4份优良栽培狗牙根进行耐镉能力的综合评价，并建立了狗牙根耐镉能力评价的表型数据库。结果表明，狗牙根种质耐镉能力存在丰富的多样性，来源于不同地区的狗牙根材料功能性状的变异系数差异很大，其中来源于西北地区狗牙根的平均变异系数最大，来源于华中地区的最小。利用功能性状的判别分析对狗牙根进行聚类，发现来源于相同或者相邻地区的狗牙根材料趋于聚为一类。综合评价结果表明，野生狗牙根耐镉能力与地理来源相关，同时，耐镉能力与来源地土壤的污染程度呈正相关关系。通过计算平均隶属值，最终获得了极端耐镉(C102)和镉敏感(C91)的狗牙根各一份。　　进一步对筛选出的耐镉和镉敏感狗牙根进行验证，发现1.5 mM镉胁迫下，耐镉狗牙根的生长状况显著优于镉敏感型狗牙根，其镉转移系数低于敏感型狗牙根。究其原因，可能是耐镉狗牙根体内存在一些解毒机制，例如:根系对镉离子的固定作用，某些具有解毒作用的初级代谢产物（如脯氨酸、柠檬酸、苹果酸等）的积累等。　　(2)狗牙根耐镉关联等位基因位点的挖掘:　　利用SSR分子标记对120份狗牙根材料进行遗传多样性评价，最终利用和耐镉相关的表型数据对标记逐一进行回归分析和关联分析。结果发现，中国野生狗牙根的耐镉能力存在丰富的变异，且与生境地土壤污染状况相关，生境地污染状况和地理来源是影响聚类结果的主要因素。群体结构分析表明，120份狗牙根材料可划分为两个亚群，来源于西北地区的狗牙根种质被单独划为一个亚群。关联分析结果显示，在P＜0.01水平下，检测到251个SSR位点与性状关联，其中与两个或两个以上性状相关联的位点31个，位点CDCA379-380-1和CDCA147-148-13同时与四个性状关联。校正后P＜3.5×10-4水平下，检测到37个关联SSR位点，表型解释度最高达到了41％。　　(3)耐镉微生物的筛选和鉴定:　　利用稀释涂平板和划线分离法，对采自湖南浏阳和株洲两个矿区污染土壤中的耐镉微生物进行筛选。结果显示，所选择的两个矿区土壤重金属污染情况严重，相比较而言，株洲矿区污染更严重。筛选结果发现，两个污染区土壤中的耐镉真菌和细菌均明显的多于对应的非污染区，且同一镉浓度下，耐镉真菌种类数多于耐镉细菌。进一步通过更高浓度的筛选，最终在株洲污染区筛选出一株可以耐300mg/kg镉浓度的微生物。16S rRNA序列分析结果表明，筛选出的微生物为棘孢曲霉真菌(Aspergillus aculeatus)。该真菌最适生长温度为30℃、pH为6.0，培养36 h后生物量达到最大。　　(4)棘孢曲霉真菌对狗牙根生长生理及镉吸收和分配的影响:　　通过外源添加试验，研究了棘孢曲霉真菌对狗牙根生长、生理以及镉吸收和分配的影响。结果发现，镉胁迫下，外源添加棘孢曲霉真菌能够显著提高狗牙根的草坪质量、生长速率、叶绿素含量、蒸腾速率和最大光化学效率，从而降低镉对狗牙根的毒害作用，改善狗牙根生长状态。此外，外源添加棘孢曲霉真菌使得狗牙根体内抗氧化酶活性水平低于单独镉处理。对狗牙根不同组织镉浓度进行了测定，结果显示外源添加棘孢曲霉真菌，显著提高两种基因型狗牙根根系中的镉浓度，降低茎和叶中的镉浓度，尤其是降低了敏感型狗牙根(C91)茎和叶中镉浓度的42.1％和57.1％，这一结果说明棘孢曲霉真菌可以抑制镉在狗牙根体内的向上运输。土壤中水溶态镉浓度和pH结果显示，外源添加棘孢曲霉真菌降低了土壤中水溶态镉浓度，提高土壤的pH。　　(5)棘孢曲霉真菌对水稻产量及镉吸收和分配的影响:　　进一步通过外源添加试验，研究了镉胁迫下棘孢曲霉真菌对水稻产量及镉分配的影响。结果表明，镉胁迫下棘孢曲霉真菌能够减轻镉对水稻生长的毒害作用，并能显著提高水稻的籽粒产量、每穗实粒数以及地上和地下部生物量。对水稻不同器官镉浓度测定结果表明，外援添加棘孢曲霉能够显著降低水稻各器官镉浓度，尤其是降低水稻籽粒中镉浓度的40.5％，同时降低了水稻对镉的转运系数。　　除此之外，外源添加棘孢曲霉真菌还能够降低水稻根际土壤pH和有效态镉浓度、提高水稻根尖镉离子内流速度、减轻镉对水稻根系和叶片亚细胞结构的损伤、提高水稻根系中细胞壁组份中镉浓度。以上结果均说明，镉胁迫下外源添加棘孢曲霉真菌能够减轻镉对水稻的毒害作用。