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重金属是环境和农产品中的一个重要污染物质,与其他重金属元素相比,镉在土壤中的移动性极强,且容易为作物吸收而储积于收获部位。小麦是我国重要的粮食作物,也是世界上覆盖最广的粮食作物。不同的小麦品种对镉的吸收、转运以及解毒规律存在不同,探索这种差异对于进一步采用有效的农业措施减低小麦籽粒镉含量具有重要意义。本文选用了前期筛选得到的高镉积累品种(百农160)和低镉积累品种(平安8号),分析品种间镉吸收、转运以及镉解毒机制的差异,结果表明:(1)水培试验中,Cd30水平下,百农160的SOD,POD,CAT的活性显著高于平安8号,平安8号的MDA,H2O2浓度显著高于百农160,且镉胁迫后平安8号生长指标的下降幅度大于百农160,表明平安8号受到更大程度的氧化损伤,为镉敏感品种,百农160为镉耐性品种。(2)水培条件下,除转运系数外,百农160小麦幼苗的地上部和根部的镉浓度以及整株镉积累量均显著高于平安8号,镉吸收的时间/浓度动力学试验也证明这一结论。平安8号较低的镉吸收能力可能与TaNramp6的低表达以及镉诱导的程序性细胞死亡有关;相较于平安8号,镉胁迫诱导了百农160根系细胞发生较强的反应,包括木质素的沉积、线粒体数量的增加、NPT和GSH的同时增加以及TaHMA3的高表达和TaHMA2的抑制表达,这些响应可能共同导致了百农160的根系具有更强的镉滞留能力,以及镉从根系向地上的较低迁移。(3)盆栽试验表明,镉胁迫条件下,百农160的籽粒镉含量显著高于平安8号。百农160中的土壤镉有效性更强,且百农160单位质量根系的镉吸收量显著高于平安8号,表明其根系吸收镉的能力更强。在2年盆栽试验中,在Cd1.5和Cd10处理下,百农160的整株镉积累量显著高于平安8号。两个品种的镉积累比例在开花期前达到了76%-95%,无品种间差异。百农160籽粒中的镉主要来源于植株镉的再分配(58%),平安8号籽粒中的镉主要来源于花后的镉吸收(62%),这也是导致两品种籽粒镉差异的原因。镉在茎节的转移能力表明,Cd1.5处理时,两品种各节点的转移系数间无显著差异;Cd10处理时,百农160中镉在穗轴和倒第一节的转移系数较高。(4)成熟期两品种的镉在茎秆中的分配比例最大,百农160和平安8号分别为30%-35%和37%-49%。叶片和根是植株的光合器官和营养吸收器官,镉在这些部位的存在方式影响了植株的镉耐性和镉的转移。在倒一叶,倒二叶和根部中,百农160和平安8号细胞壁和细胞液中的镉均占较大比例,其总和约为93%。且镉在倒一叶,倒二叶和根部细胞中主要与果胶或蛋白质结合,比例分别达到了38%-73%和12%-58%。而在Cd10处理下,百农160的倒一叶,倒二叶中与不溶性磷酸盐相结合的镉所占比例显著高于平安8号,表明百农160叶片中不溶性磷酸盐与Cd有较强的结合能力,其形成的复合物具有较小的体内流动性和毒性,可能导致了百农160较强的解毒能力。