重金属镉(cadmium, Cd)是最主要的环境污染物之一,它会严重影响农作物的产量和品质。Cd对水稻的污染具有隐蔽性和危险性,它可以通过食物链给人民健康带来风险和危害。一氧化氮(nitricoxide, NO)是近年来备受关注的信号分子,它在植物信号转导及抗逆过程中发挥着重要作用。目前有关NO缓解植物重金属毒害的研究越来越多,但NO缓解植物重金属毒害的生理和分子机制鲜为人知。探讨外源NO对水稻Cd毒害的影响具有重要的理论和实践指导意义。本研究以秀水63为试验材料,采用营养液培养的方法研究了外源NO对水稻Cd毒害的缓解作用,并从水稻生长、氧化胁迫、光合特性、矿质元素吸收、细胞超显微结构和蛋白组学等角度探讨了外源NO缓解水稻Cd毒害的生理及分子机制。主要研究结果如下：(1)低浓度NO供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP,≤0.2mM)能够缓解Cd胁迫对水稻的毒害,而高浓度的SNP会抑制水稻的生长。0.005mM SNP能够缓解0.1mM Cd胁迫对水稻的毒害作用；0.1mM SNP能够缓解0.2mM Cd胁迫对水稻的毒害作用。具体表现为：外源NO能够缓解Cd毒害对水稻株高、根长和干重的抑制作用。同时也反映出外源NO缓解水稻Cd毒害具有浓度效应。(2)外施NO能显著减少Cd诱导的膜脂过氧化程度和HO2的含量,还能降低水稻植株SOD、POD、APX、GR活性和ASA的含量,促进CAT活性的升高和GSH的含量。表明NO通过调节水稻受到的氧化胁迫来缓解Cd对水稻的毒害作用。(3)外源NO能够增加Cd毒害下水稻叶片叶绿素的含量,提高叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、叶绿素最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、(?)合电子传递量子效率(ΦPSⅡ),降低叶片胞间CO2浓度(Ci),表明NO参与调节植物的光合作用,抑制Cd毒害对光系统损伤,降低热能耗散,缓解了Cd对水稻的毒害。(4)外源NO可以使Cd毒害下水稻叶片叶绿体基粒类囊体片层结构变得密集,淀粉粒增加,液泡变小,液泡中沉积更多的电子富集颗粒,水稻Cd中毒现象得到一定缓解。(5)外源NO降低了Cd毒害下水稻地上部Cd的含量,显著提高了水稻地上部Fe、Zn、Mn、Cu的含量以及根中K、Mg、Zn、Mn、Cu的含量,显著降低了根中Ca的含量。表明外源NO可能通过维持细胞质离子稳态平衡来缓解Cd对水稻生长发育的抑制作用。(6)外源NO处理的Cd毒害下水稻叶片和根中成功鉴定出41个蛋白质。其中,水稻叶片中磷酸甘油酸激酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、ATP合酶、NADP-苹果酸、氨甲基转移酶蛋白均下调表达；单脱氢抗坏血酸还原酶、磷酸甘油酸变位酶和铁氧还蛋白-亚硝酸盐还原酶上调表达。水稻根中5-甲基四氢叶酸-高半胱氨酸S-甲基转移酶、热激蛋白、ATP合酶和蔗糖-二磷酸尿核苷葡萄糖基转移酶蛋白表达上调；果糖激酶、异黄酮还原酶和半胱氨酸结合β裂解酶蛋白表达下调。表明,NO参与了水稻光合作用、碳代谢、氮代谢、能量代谢、氧化胁迫、信号转导和细胞分裂等途径的调节。