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土壤重金属污染是当今污染面积最广、危害最大的环境问题之一,已成为影响我国可持续农业发展和生态环境质量的重要因素,倍受关注。然而单纯依靠化学方法进行土壤污染诊断,不能完全表征土壤的整体质量特征,需要生态毒理诊断方法做补充,因此生物标记物技术成为污染早期诊断的研究热点之一。本文采用重亚硫酸盐测序和结合重亚硫酸盐限制性分析技术,研究了镉(Cd)胁迫对拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)幼苗错配修复基因MutL-homologue 1 (MLH1)启动子甲基化的影响,并结合幼苗形态、生理指标和MLH1启动子碱基突变状况,筛选Cd胁迫敏感的生物标记物。主要结果如下：1.不同浓度(0、0.125、0.25、1.0、3.0 mg·L-1) Cd胁迫处理3 d后,拟南芥幼苗生长均受到了不同程度的影响,其中幼苗叶片数、地上部鲜重对Cd毒性的响应相对迟钝,而幼苗初生根生长则受到了明显的抑制,可见重金属Cd优先作用于植物的根系,初生根生长对Cd毒性的响应较为敏感；2.不同浓度(0、0.125、0.25、1.0、3.0 mg·L-1) Cd胁迫处理3 d后,拟南芥幼苗地上部可溶性蛋白质和叶绿素含量也受到了不同程度的影响。随着Cd浓度的增加,可溶性蛋白质含量较对照显著降低(P<0.05),叶绿素含量变化不明显,可见幼苗地上部可溶性蛋白质含量对Cd胁迫的敏感性高于叶绿素含量对Cd胁迫的敏感性；3.不同浓度(0、0.125、0.25、1.0、3.0 mg·L-1) Cd胁迫处理3 d后,拟南芥幼苗错配修复基因MLH1启动子区域的碱基发生了一定程度的变化,但突变的比率很小,说明它们对低剂量的Cd胁迫不敏感；4.不同浓度(0、0.125、0.25、1.0、3.0 mg·L-1) Cd胁迫处理3 d后,拟南芥幼苗错配修复基因MLH1启动子甲基化水平随Cd浓度的增加较对照明显上升,说明它们对低剂量的Cd胁迫较为敏感；5.幼苗地上部可溶性蛋白质含量与错配修复基因MLH1启动子甲基化水平变化对Cd污染胁迫有较高的敏感性,并且二者与低剂量的Cd浓度之间存在显著的剂量-效应关系,说明它们可作为指示土壤Cd污染对植物遗传毒性效应潜在的、有用的生物标记物。尽管植物MLH1启动子区域DNA甲基化在一定程度上对土壤重金属污染胁迫表现为敏感响应的特点,但其在生态毒理诊断中的应用还需要今后进一步的研究予以证明。