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目的:本研究对不同积累型苋菜品种Tianxingmi与Zibeixian在Cd的细胞学分布方面进行了测试,通过两苋菜品种Cd分布特征来揭示Tianxingmi耐受性强,高积累镉的机理.方法:植物材料在Hoagland营养液培养20天后,移入不同Cd2+处理浓度(1,2,5,10,30和60μmol/L)的营养液中.采用扫描电子显微镜结合X射线能谱分析技术(SEM-EDS)和透射电子显微镜技术(TEM),在组织与细胞水平进行植物根和叶片Cd分布成像,研究了两品种苋菜Cd分布特征.结果:除CdC12处理浓度为60μmol/L之外,在7d的试验期内Tianxingmi生长良好并未出现中毒症状.当处理浓度为30μmol/L时,Tianxingmi根、茎和叶生物量最大,总生物量达3.69g/plant,与对照组(CK)相比增加了42％(P＜0.05).当处理浓度增加到60μmol/L时,由于Cd的毒害作用导致Tianxingmi叶片生物量出现显著下降(P＜0.05);当处理浓度为5μmol/L时,Zibeixian各器官生物量最大,总生物量为2.35g/plant.当处理浓度高于5μmol/L时,Zibeixian生物量就己开始显著下降(P＜0.05).植物各器官中Cd浓度随着营养液中CdCl2处理浓度的增加而增加,根中Cd浓度最高.生物量最大时,Tianxingmi根、茎和叶中Cd浓度分别为950mg/kg、305mg/kg和205mg/kg,地上部和全株的Cd积累量分别高达736.3μg/plant、1344μg/plant;而Zibeixian根、茎和叶中Cd浓度分别为269mg/kg、62.9mg/kg和74.8mg/kg,地上部和全株的Cd积累量分别只有134.3μg/plant、260.7μg/plant.当处理浓度从10μmol/L继续增加时,发现Tianxingmi根、茎和叶中Cd浓度均有显著增加(P＜0.01;P＜0.05),且转运系数(TF或S/R,即地上部重金属含量/根中重金属含量)都大于1;而Zibeixian只有根中Cd浓度显著增加(P＜0.05),茎和叶中Cd浓度基本保持不变.扫描电子显微镜结合X射线能谱分析(SEM-EDS)及透射电子显微镜(TEM)成像技术来研究两品种苋菜Cd分布规律.Tianxingmi Cd主要积累在皮层细胞、中柱鞘以及木质部导管中,而Zibeixian Cd主要积累在表皮和外皮层细胞中.Tianxingmi根系中Cd的主要积累位置是质外体,特别是细胞间隙和细胞壁,Cd胁迫加重时,少部分进入根系皮层细胞的大液泡中存储;低积累型Zibeixian根系中Cd则主要积累在表皮和外皮层细胞内.同时Tianxingmi叶片中Cd主要积累在表皮细胞的液泡中,超过其自身耐受限度时,才向叶肉细胞内积累.结论:Tianxingmi比Zibeixian拥有更强的Cd耐受和积累能力.两苋菜品种根系存在着不同的木质部装载调控系统,Tianxingmi根系Cd的分布规律和向地上部高效转运积累的关键在于共质体对Cd的迅速吸收和木质部的高效装载.根系Cd优先被细胞壁和细胞间隙滞留,相对较少的在表皮和皮层细胞的液泡中积累,是Tianxingmi Cd耐受性强的重要机理.叶片中Cd优先在表皮细胞的大液泡中储存,减少在叶肉细胞中积累,保证光合作用正常进行,也是其重要的解毒机理.