本文以K326（镉叶片积累型）和黄花烟（镉根系积累型）两个不同基因型烟草为研究对象,基于转录组学分析鉴定镉胁迫响应基因和代谢途径,研究筛选出可能的镉转运蛋白家族基因,并通过qRT-PCR分析比较了不同镉胁迫条件下其表达情况,找到镉积累差异相关候选基因,同时对获得的响应镉关键基因做生物信息学分析。研究主要结果如下:（1）本次试验的RNA-seq测序数据质量高,完全符合转录组研究对测序深度和准确性的质量要求。镉胁迫条件下K326和黄花烟其根部转录组高通量测序过程中不存在污染现象,经过一序列质量控制最终获得的12个样品符合后续分析要求,试验参考基因组选择合适,得到的Clean reads能与其进行有效比对。四个样本生物学重复样品间Pearson相关系数R2值都大于0.92,样品间基因表达水平相关性高。同时研究选取K326镉处理前后的3个上调表达基因和3个下调表达基因进行转录组数据的基因表达验证,检测结果与转录组测序分析的结果基本一致,其在qRT-PCR和转录组测序中的表达变化趋势相同。（2）通过镉胁迫响应基因表达分析比较K326和黄花烟镉胁迫下根部的基因表达情况,结果显示两个烟草品种间差异表达显著,差异基因较多,品种内镉处理前后差异表达基因较少。与黄花烟相比,K326对镉的响应更敏感、迅速、有效,其镉处理前后的差异表达基因显著增多。与两个品种对照组相比,镉处理后K326与黄花烟中有3276个特有的差异基因表达,这些表达基因很可能是导致两个烟草品种镉积累性不同的原因。差异表达基因GO功能富集分析和KEGG代谢途径分析表明镉胁迫下烟草体内氧化还原过程和硫代谢等多种次生代谢途径产生了积极响应。GO功能富集分析中镉胁迫下,尤其是K326镉处理前后,其差异基因主要富集在细胞氧化还原内稳态、氧化还原酶活性和抗氧化活性单元上,相关基因表达显著上调。KEGG代谢途径分析中镉处理前后,下调DEGs显著富集的Pathway主要为硫胺代谢和硫代谢等与植物抗镉等非生物胁迫密切相关,下调DEGs显著富集的Pathway主要为核糖体和植物病原体互作,与GO富集分析结果中核糖核蛋白复合体、核糖体的结构成分、核糖体、翻译等单元相关基因的表达下调一致。（3）基于转录组学对金属离子胁迫响应基因的分析,筛选出9个可能的镉转运蛋白家族基因。本研究根据对转录组差异表达基因表达水平的比较分析及其功能注释,结合BLASTP结果,成功筛选到镉胁迫条件下显著上调或下调的9个金属离子转运蛋白基因,包括ZIP转运蛋白家族、NRAMP转运蛋白家族、YSL转运蛋白家族和HMA转运蛋白家族。（4）筛选出的多个跨膜转运蛋白与烟草镉胁迫响应相关,qRT-PCR检测表明ZIP家族、NRAMP家族、YSL家族以及HMA家族的多个转运蛋白基因的表达量在镉胁迫下有显著变化,且在两个品种间有不同表达模式,初步证实这些基因所编码的蛋白可参与调控烟草中镉的吸收和转运过程,其中,以HMA家族的基因最为明显。HMA2α在K326中的表达量显著上调,黄花烟中显著下调。HMA2β在K326中的表达量显著高于黄花烟,且随着镉胁迫程度上升表达量持续升高,黄花烟中表达量显著降低。K326植物体具有叶片镉高积累的特性,可能这正是HMA2a基因和HMA2β基因上调表达的作用结果,且HMA2β向上转运镉的能力强于HMA2α。而ZIP1和NRAMP3的高表达可能是黄花烟根部镉高积累的原因。（5）试验尤其关注负责镉由根向地上部转运这一途径相关基因的表达差异。因此对获得的NtHMA2 α和NtHMA2β基因进行生物信息学分析,结果得出:NtHMA2α和NtHMA2β基因分别包含一个3876bp、4077bp的完整开放读码框,均定位于细胞质膜上。系统进化分析结果NtHMA2 α与林烟草亲缘关系更相近,NtHMA2β与绒毛烟草亲缘关系更相近,其可能分别来自各亲本。其编码的蛋白均含有HMA2蛋白家族保守结构域,特别的还有两个与金属镉转运相关的结构域。