工业发展和自然资源的大量消耗导致环境污染日益严重。重金属污染不仅对人类健康有害,也对植物造成损伤。镉是主要的重金属污染物。乙烯是一种天然植物激素,在植物开花、果熟、衰老和脱落过程中起着重要的作用,同时,对植物应答逆境胁迫起重要调节作用。为了研究乙烯在植物对镉应答中的调节作用,我们选用乙烯信号转导阻断拟南芥突变体(ein2-1)与野生型植株进行对比研究,以此揭示乙烯信号转导阻断在植物对Cd胁迫应答中的调节作用。首先利用八周龄拟南芥植株进行Cd浓度梯度预实验,确定合适的胁迫浓度。根据预实验结果,我们选择终浓度为100 ppm进行正式实验。主要结果如下:镉处理的拟南芥生长指标(包括干重和鲜重)总体呈下降趋势,说明本实验所用Cd浓度抑制了拟南芥植株的生长。通过对供试基因型比较后发现乙烯信号转导阻断突变体(ein2-1)受抑制程度较小,表明乙烯信号转导阻断提高了植株对Cd胁迫的敏感性。镉胁迫引起供试基因型的丙二醛和电解质渗透率升高,表明该浓度镉引发植株氧化胁迫伤害。叶片氮蓝四唑(NBT)染色(针对超氧阴离子)和DAB染色(针对过氧化氢)进一步证明Cd引发的氧化胁迫伤害。镉胁迫增加了供试植株的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量,以此抵御胁迫伤害。镉胁迫引起供试植株抗氧化系统发生变化,如超氧化物气化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性上升,ein2-1植株尤其明显。蛋白组学研究显示,Cd胁迫显著改变蛋白质的表达水平,有数百种蛋白质或被上调或被下调。这些差异表达的蛋白质参与植物多方面的生物学过程,如核糖体、内质网、RNA转运、氨基酸合成、细胞内吞作用、剪接体、淀粉和糖代谢、嘌呤代谢、mRNA相关过程、苯丙氨酸途径、RNA降解、脂肪酸代谢、碳代谢、嘧啶代谢、泛素相关代谢、不饱和脂肪酸合成、氨基酸和核糖代谢、谷胱甘肽代谢、氧化磷酸化、糖酵解和糖异生等过程。对某些相关基因进行了定量表达分析,结果与蛋白组学数据基本一致。