重金属污染是当前污染面积最大,危害最广的环境问题之一。重金属污染不仅可以降低作物的产量和质量,影响水环境,最终会通过食物链危及人的健康和生命安全。因此,重金属污染的研究是当前学术界的热点。植物激素在植物的生长发育过程中起到重要的调节作用。本文用模式植物拟南芥为研究材料,研究镉离子对拟南芥根发育期间生长素动态平衡的影响。获得如下结果：1.重金属镉胁迫抑制了拟南芥主根和侧根的生长、增加侧根密度。当镉浓度从12.5μM增大到75.0μM时,根系的生长逐渐的减少,减少量高达91.3%。当镉浓度为25.0μM时,侧根原基数目增加21.2%。不同镉浓度处理时,对下胚轴的伸长产生抑制,75.0μM镉浓度处理下,拟南芥下胚轴长度减少25.5%。同时镉胁迫抑制叶绿素的生成。75.0μM镉浓度处理下,叶绿素含量减少量达44.8%。50.0μM镉胁迫处理48h时,拟南芥幼苗根尖处淀粉粒几乎完全消失。2.利用生长素报告基因DR5::GUS与DR5::GFP作为生长素含量的标志,研究证明重金属镉胁迫后拟南芥中生长素分布减少。随着处理时间的延长,生长素报告基因DR5的表达会受到更多的抑制,48 h时,DR5活性表达在根尖静止中心区域显著减少。3.镉胁迫会减少拟南芥内源生长素水平。镉处理48 h时,拟南芥根中内源生长素含量减少16.9%。处理72 h时,生长素的含量可减少28.0%。吲哚乙酸氧化酶活性的变化会影响生长素的含量。镉胁迫下吲哚乙酸氧化酶的活性增加。低浓度镉(12.5μM)胁迫下吲哚乙酸氧化酶活性增加不显著。当镉浓度增加为25.0μM甚至更高时,吲哚乙酸氧化酶活性增加108.3%-216.6%。4.镉胁迫影响生长素合成相关基因的表达。镉胁迫对色氨酸合成基因PAT1以及参与色氨酸依赖的生长素合成基因(PAT1、NIT1、NIT2、YUCCA)在根和苗中显示不同的影响。镉胁迫处理6h和48 h时,PAT1在根中的表达急剧增加,在苗中的表达却急剧下降。镉胁迫6h时,吲哚硫甙合成路径两个基因NIT1和NIT2在根中的表达开始增加,而在苗中则在镉胁迫24 h时才开始表达。在拟南芥根中,编码黄素单加氧酶的YUCCA家族基因是依赖色氨酸的生长素合成途径的关键基因。镉胁迫6h和12h时,YUCCA1在拟南芥苗中表达会显著增加,但是胁迫48 h时其表达受到抑制。5.镉胁迫影响拟南芥根中生长素转运基因的表达。实时定量PCR(Real Time PCR)结果证明镉胁迫在1-6 h内会促进PIN1表达,PIN2则在镉胁迫1-48 h都有表达。镉胁迫1-12h时,会诱导生长素内流蛋白基因AUX1的表达。