我国土壤镉（Cd）污染形式严峻,已严重威胁到农产品安全和人体健康,修复农田Cd污染土壤刻不容缓。水稻Cd高积累材料是一种潜在的土壤Cd污染修复植物,对Cd具有较强的耐性和积累能力,且具有生物量大、适应性强、栽种技术成熟及遗传性状稳定等优点,在修复农田Cd污染土壤上具有一定的研究前景。本研究以水稻Cd高积累材料（Lu527-8）为研究对象,普通材料（Lu527-4）为对照,通过水培试验和土培试验,研究水稻Cd高积累材料对Cd的积累特征和生理响应特征,取得的主要研究结果如下:（1）在不同Cd处理(0、2、5 mg·L^-1)下,两类水稻材料根系分泌物中均可检测出酒石酸、草酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、乙酸、丙二酸7种有机酸。其中以酒石酸为主,其次是草酸。在2、5 mg·L^-1 Cd处理下,两类水稻材料根系分泌各有机酸量较未添加Cd处理显著增加,且Lu527-8根系分泌各有机酸量显著高于Lu527-4,是Lu527-4的1.76².43倍。基于相关性分析,Lu527-8在不同Cd处理下分泌的各有机酸含量及有机酸总量均与植株Cd含量呈极显著正相关关系,而Lu527-4除苹果酸也均与植株Cd含量呈正相关关系。在不同Cd处理下,两类水稻材料根系分泌氨基酸的种类和含量均发生显著变化。在0 mg·L^-1 Cd处理下,两类水稻材料均分泌谷氨酸、甘氨酸、酪氨酸、组氨酸4种氨基酸,且含量相当。在2、5 mg·L^-1 Cd处理下,丙氨酸、赖氨酸和蛋氨酸由Cd胁迫诱导产生,而苯丙氨酸仅在胁迫条件下的Lu527-8中分泌产生。Cd胁迫下,Lu527-8根系新分泌的这四种氨基酸含量均与植株Cd含量呈极显著正相关关系,而Lu527-4中仅有赖氨酸和蛋氨酸与植株Cd含量存在此相关关系。（2）在土培盆栽条件下,Lu527-8木质部汁液中Cd含量在不同浓度Cd处理(2、5、10 mg·kg^-1)下均显著高于Lu527-4,是Lu527-4的1.68².55倍,且木质部汁液中Cd含量与地上部Cd含量呈极显著正相关关系。Lu527-8对Cd有更强的向地上部转运的能力。通过对木质部汁液中无机阴离子、有机组分和Cd含量的关系分析,发现Lu527-8木质部汁液中较低的HPO₄^2-含量和草酸含量,与其具有更高的Cd转运能力有关。而柠檬酸、酒石酸和组氨酸含量则表现为随Cd处理浓度增加而显著增加,且Lu527-8显著高于Lu527-4。柠檬酸、酒石酸和组氨酸参与了木质部对Cd的长距离运输。相同Cd浓度下,Lu527-8木质部汁液中更多的柠檬酸、酒石酸和组氨酸,有利于运输更多的Cd至地上部并进行积累。（3）在2、5 mg·L^-1 Cd处理下,Lu527-8中的Cd主要分布在细胞壁和可溶部分,细胞器和细胞膜中含量很少,细胞壁固持和液泡区隔化是Lu527-8耐受和累积Cd的重要生理机制。其根系中的Cd以醇溶性蛋白质、氨基酸结合态为主,茎、叶中则以果胶、蛋白、难溶性磷酸盐结合态为主,这是Lu527-8对Cd具有较强转运能力和耐性的重要原因。通过对两类水稻材料根系中有机酸和氨基酸组分及含量的分析,发现Lu527-8根系中的酒石酸、苹果酸、柠檬酸和乙酸含量均随Cd处理浓度增加而显著下降,降幅均大于Lu527-4,但含量却始终高于Lu527-4。而脯氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸和蛋氨酸含量则随Cd处理浓度增加而显著增加,且显著高于Lu527-4。此外,本研究对两类水稻材料根系细胞壁多糖组成、细胞壁多糖各组分Cd结合能力及果胶修饰对细胞壁Cd固定的影响进行了探讨,试验结果表明,Lu527-8根系细胞壁中果胶和半纤维素1是Cd的主要结合位点。果胶对Cd的固定能力在果胶甲酯酶的修饰下显著增强。在5 mg·L^-1 Cd处理下,Lu527-8果胶甲酯酶活性较未添加Cd时上升了68.64%,显著高于Lu527-4。Lu527-8根系细胞壁具有更多的低甲酯化果胶和更多的半纤维素1,有利于增强细胞壁对Cd的结合能力,减少Cd向原生质体的运输,从而提高植株Cd耐性,增强植株Cd积累能力。