水体重金属镉(Cd)污染问题日益严重,且Cd具有易积累、难降解、毒性大等特点,另外还能通过食物链被水生植物富集从而危害人畜健康。本论文以水花生以及组织培养出的愈伤组织为实验材料,研究了如下内容：(1)不同浓度Cd(0、0.05、0.1、0.2、0.4mmol/L)胁迫下水花生叶中Cd及矿质元素的亚细胞分布、抗氧化能力、叶绿素、可溶性蛋白和植物络合素(PCs)含量的变化。(2)不同浓度Cd(0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6mmol/L)胁迫下,水花生愈伤组织中光合色素、蛋白质、过氧化氢(H202)的含量以及抗氧化酶系统中过氧化氢酶(CAT)、超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)等物质的活性和抗氧化非酶系统中抗坏血酸(AsA),还原性谷胱甘肽(GSH),非蛋白巯基(NP-SH)和络合素(PCs)等物质的含量。研究结果表明：(1)水花生无菌苗的诱导应选用MS培养基,且适当的加入6-BA和NAA可以促进苗的生长,且低浓度的NAA与6-BA配合更易于无菌苗的诱导,但目前本实验室诱导的无菌苗茎干细弱,与自然生长的植株差异显著,故应考虑在培养基中添加一些矮壮素以缓解茎干的细弱现象。在愈伤组织的培养过程中,水花生茎的最佳灭菌方式为70%酒精50s+5%NaC1010min+0.1%HgCl210min且水花生无菌苗和愈伤组织诱导的最佳选材时间为10月-11月间。此外,本实验发现无菌苗诱导愈伤率高达100%,因此,应培育出无菌苗作为愈伤诱导的材料但现阶段对水花生愈伤诱导的技术难关在于实验室条件下如何大量组培出长势良好的无菌苗。(2)随着培养液中Cd浓度的增加,a〕水花生叶片内各亚细胞组分中Cd含量均显著增加,但分布不均：主要积累在细胞壁,其次为可溶成分,线粒体和叶绿体中分布最少。Cd处理浓度大于0.2mmol/L时,呈现Cd向水花生叶的可溶成分中分配增加、细胞壁中分配减少的趋势。b)矿质元素的吸收明显失衡：各亚细胞组分中Ca含量显著增加且主要分布在细胞壁中,细胞壁和可溶成分中P和K含量不断降低,叶绿体中Mg和Fe的含量逐渐减少。c)叶绿素和可溶性蛋白含量持续下降。d)谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量先升后降,总抗氧化能力(T-AOC)不断提高,植物螯合肽(PCs)大量累积。以上结果表明,水花生对水体中的Cd有一定的耐性,且Cd在亚细胞结构中的富集量与其毒性间具有明显的剂量-效应关系；亚细胞中矿质元素的紊乱以及叶绿素和可溶性蛋白含量的显著降低表明Cd在亚细胞中的积累对植物体造成了明显的毒害作用；Ca在细胞壁中的累积以及PCs和T-AOC水平的提高,则说明水花生具有较强的抗性；此外,PCs的合成量与Cd对水花生的毒性变化有一定的相关性,故可以作为Cd胁迫的生物标记物。(3)在水花生愈伤中,随着溶液中Cd浓度的增加,细胞中Cd含量逐渐增加；光合色素含量显著下降；而蛋白质、GSH和AsA含量均呈现先增后降趋势,此外,AsA比GSH对Cd胁迫更加敏感。POD活性一直处于高水平,而SOD和CAT活性呈现相互拮抗状态,当SOD活性增加时CAT活性降低,当SOD活性降低时CAT活性增加。在POD、SOD和CAT共同作用下,H202含量先增后减,在最高浓度1.6mM/L Cd时低于对照。除此之外,NP-SH和PCs含量不断增加。实验结果表明水花生愈伤的抗性较强,能有效的清除体内的活性氧ROS (reactive oxygen species),且POD在保护机体免受Cd毒害过程起到了关键作用。同时PCs含量与Cd毒性之间呈现显著正相关表明PCs可以作为一个生物标记物来指示Cd对愈伤组织的毒害作用。