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近年来由于人类活动导致“工矿三废”过度排放,造成严重的土壤重金属污染,严重危害人类身体健康,重金属污染土壤的修复治理已刻不容缓。植物修复是一种节能环保、环境友好型重金属清除技术,因其具有安全、环保、美观等优势而成为具有极大潜力的治理重金属污染土壤的方法。草地早熟禾（Poa pratensis）是我国广泛种植的多年生冷季型草坪草,根系发达,对重金属镉（Cadmium,Cd）有良好的吸收和积累能力,是修复Cd污染土壤的潜在植物。本研究通过对抗逆性生理指标的测定分析并利用分子生物学技术,系统评价不同草地早熟禾种质材料对Cd的耐受能力和响应机理,研究重金属Cd对草地早熟禾在转录层面的影响,同时探讨施加外源一氧化氮（Nitric Oxide,NO）对草地早熟禾Cd耐受性的调节机理。本研究中,具体研究结果如下:1.测定不同浓度Cd处理(0、200、400和600μmol·L-1)下10个草地早熟禾种质材料幼苗叶片干物质含量、叶片相对含水量、光合色素含量、丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量、抗氧化酶等指标,运用隶属函数法对10份材料的耐Cd性进行综合评价,最终筛选出‘午夜’（Poa pratensis cv.Midnight）为耐Cd材料,‘橄榄球2号’（Poa pratensis cv.Rugby2）为Cd敏感材料。2.根施1000μmol·L-1氯化Cd（Cadmium chloride,CdCl2·2.5H2O）,草地早熟禾内源NO含量增加,添加一氧化氮清除剂（4-羧基苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物（cPTIO））、一氧化氮合酶抑制剂（L-硝基精氨酸甲酯（L-NAME））、硝酸还原酶抑制剂（钨酸钠（Tungstate））可增加SOD、CAT和APX（抗坏血酸过氧化物酶）活性,降低POD活性,增加叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、丙二醛含量,降低脯氨酸含量、叶片相对含水量（Relative Water Content,RWC）和干物质量（Dry matter content）。结果表明,一氧化氮合酶途径可能是早熟禾合成NO的主要途径,内源NO可通过调节抗氧化酶活性、光合色素含量、MDA和游离脯氨酸含量等途径缓解Cd胁迫。3.与1000μmol·L-11 Cd处理14 d的草地早熟禾相比,施加低浓度(即25、50、75μmol·L-1)的NO可以不同程度地缓解Cd对植物造成的伤害,而高浓度NO(即250、500μmol·L-1)对Cd胁迫的缓解效果不明显,即外源NO对Cd胁迫的缓解具有浓度效应,本试验中50μmol·L-1的NO效果最显著。进一步研究表明,1000μmol·L-1的Cd处理可降低草地早熟禾相对含水量,抗氧化酶活性,增加MDA和脯氨酸的积累,抑制根系生长;施加50μmol·L-1的NO能有效缓解Cd对幼苗的胁迫,可增加相对含水量,提高抗氧化酶活性,减少MDA和游离脯氨酸的累积,增加总根长、总根表面积、根尖数、分支数、交叉数,降低植株地上部和根系的Cd积累量。表明Cd胁迫可加重草地早熟禾氧化损伤程度,抑制草地早熟禾幼苗生长,外源NO可通过提高抗氧化酶活性、降低游离脯氨酸的累积、促进根系生长等途径缓解Cd胁迫对草地早熟禾的生长抑制。4.Cd胁迫下,选取耐Cd型（M）和Cd敏感型（R）草地早熟禾材料,对其幼苗进行了比较转录组（transcriptome）分析。M型材料共检测到7022个上调转录本和1033个下调转录本,而R型材料仅检测到850个上调转录本和846个下调转录本。进一步对M型材料的转录调控分析发现,Dof、MADS25、BBR-BPC、B3、bZIP23、MYB30可能是其应对Cd胁迫的枢纽转录因子,它们与碳水化合物、脂质和次级代谢以及信号转导相关的多功能基因协同作用。参与生长素、乙烯、油菜素甾体和ABA信号转导的差异表达基因与枢纽转录因子相互作用,形成信号转导级联,从而最终协调了与细胞壁和细胞膜稳定性、细胞伸长和Cd耐受性相关的多个基因的表达,包括IAAs,ARFs,SnRK2,PP2C,PIFs,BES1/BZR1,CCR,CAD,FATB,fabF and HACD。此外,还发现了CIPKs、MAPKs、WAXs、UBCs和E3泛素连接酶的转录后修饰,并参与了植物信号通路和非生物抗性相关的代谢过程,这有助于我们了解草地早熟禾与Cd耐性相关的转录调控和响应Cd胁迫的复杂的内部网络。5.研究施加外源NO对草地早熟禾Cd耐性在转录层面的调节机理,结果显示,4个处理组（CK、Cd、NO、Cd+NO）共有22 730个差异表达基因,包括15 332个上调基因和7 398个下调基因。KEGGs和GO分析发现,Cd与Cd+NO处理相比,DEGs主要参与丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号传导、植物激素信号转导、氨基酸转运与代谢、苯丙烷生物合成、碳水化合物转运与代谢、脂肪酸代谢以及生物合成相关通路。通过分析Cd处理与Cd+NO处理组的差异表达基因和代谢通路,筛选出谷氨酰胺-同型半胱氨酸甲基转移酶、蛋氨酸-γ-裂合酶、谷氨酰胺合酶、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、s-腺苷蛋氨酸合酶、过氧化物酶（POD）、udp-葡萄糖-6脱氢酶等一系列由NO信号介导的草地早熟禾响应Cd胁迫的关键基因,并将其列为缓解草地早熟禾Cd应激的候选基因,本研究为挖掘草地早熟禾耐Cd相关功能基因和调控因子奠定了坚实基础。