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东北蒲公英（Taraxacum ohwianum Kitam.）为菊科（Compositae）蒲公英属（Taraxacum）多年生草本植物。近年来,中药材重金属超标问题日益凸显,已成为影响药材质量和用药安全的主要因素,制约着中药产业的发展。东北蒲公英为常用中药材,在东北地区被广泛应用,但东北蒲公英对Cd具有超富集的特征,其在原药材生产中Cd超标现象时有发生。目前该植物超富集规律及耐受机理尚不清楚,研究东北蒲公英对Cd吸收富集的规律及耐受机理对如何从源头保障药材质量和防止重金属污染具有重要的理论意义。本研究从植物生理角度研究植物渗透调节物质、抗氧化酶活性及非酶抗氧化物质的变化,以明确植物耐受Cd胁迫的生理响应;从细胞生理角度研究东北蒲公英吸收积累Cd的规律及细胞超微结构Cd的分布;从分子水平研究与东北蒲公英富集Cd相关基因的功能,以揭示植物耐受Cd胁迫的分子机理。本文的主要研究结果如下:1.蒲公英属五种植物对Cd耐受性差异:随着Cd处理浓度的增加,除了蒙古蒲公英,其它几种植物生物量出现先升高后降低的趋势。相同Cd浓度处理下,东北蒲公英生物量最高,降低幅度最小,蒙古蒲公英生物量最小,生物量降低幅度最大;东北蒲公英根系及地上部富集Cd的含量最高,根系和地上部富集系数、转移系数均最高,其次为丹东蒲公英,蒙古蒲公英对Cd的富集量、富集系数及转移系数均最小,亚洲蒲公英和辽东蒲公英对Cd的富集量相差不大;Cd胁迫对五种植物可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响与对照相比有显著提高,东北蒲公英同部位中可溶性糖和蛋白含量要显著高于其他几种,地上部和根系分别比其他几种提高了6.6%-51.8%和5.2%-62.5%。2.Cd胁迫对东北蒲公英种子萌发和幼苗生长的影响:不同Cd浓度对东北蒲公英种子萌发和幼苗生长影响不同。浓度为5 mg/L Cd处理时对种子萌发和幼苗生长有促进作用,随着Cd浓度的增加,种子萌发和幼苗生长受到抑制的强度越大,Cd胁迫对胚根生长的抑制作用大于胚芽,且随着Cd浓度的增高幼苗富集Cd的含量也增加,胚根中Cd的含量明显高于胚芽中含量。3.Cd胁迫对东北蒲公英抗性物质的影响:随着Cd添加浓度的增加,东北蒲公英根和叶中SOD、POD、GR、GPX、CAT酶活性总体呈升高的趋势,APX酶活性呈下降的趋势;非酶抗氧化物ASA和DHA含量呈上升趋势,GSH呈下降趋势;H2O2和O2.-含量呈上升趋势,MDA、总叶绿素含量呈先升高后降低的趋势。4.Cd在东北蒲公英各部位及亚细胞结构中的分布:在根系横切面,Cd主要贮存在木栓层、韧皮部内侧和木质部。木栓细胞壁、细胞间隙、韧皮部乳管群以及细胞内含物是Cd存在的主要部位;叶片中的表皮细胞壁、乳管群、细胞间隙是Cd存在的主要部位;花茎中表皮细胞壁、韧皮部薄壁细胞壁、非腺毛有大量Cd存在;扫描电镜观察发现,根系中韧皮部和木栓层Cd的含量较高,在浓度为60 mg/L处理时,从外到内出现先递减再递增的趋势,即根系中表皮细胞、木质部周围的环状乳管群Cd含量较高;在根系细胞超微结构中,Cd主要累积在细胞壁、液泡和细胞间隙中,在叶片中,叶肉细胞中的大液泡和细胞壁有大量Cd存在。5.从东北蒲公英中克隆得到ToNRAMP2基因,含有1640 bp碱基,基因编码482个氨基酸。通过对生物信息学分析发现,ToNRAMP2基因与莴苣（Lactuca sativa）亲源关系最近。通过对ToNRAMP2基因的组织特异性研究,发现基因在根部表达量最高,其次是叶片,花茎和花中表达量较少;在2 h以内,随着Cd处理时间的延长,根和叶中的基因表达量呈上升趋势,之后呈下降趋势;PGEX4T-1-ToNRAMP2重组蛋白与Cd离子相结合,增强了菌株对Cd的耐受能力,改善了菌株的成活率;通过对ToNRAMP2亚细胞定位分析发现,ToNRAMP2蛋白定位在细胞膜上。