随着经济社会的快速发展,重金属污染问题引起了国内外广泛关注。以地上部重金属积累量超过普通植物100倍以上的超积累植物及其根际微生物为核,的植物修复技术以其成本低、效果好、环境友好等特点,成为当前国际生物修复领域的研究热点。然而,大多数天然重金属超积累植物生长比较缓慢、生物量较小、受季节和地域影响大、机械化耕作困难、收获物后续处理难度大,难以在实际修复工程中推广应用。因此,如何对这些超积累植物进行遗传改良或者对其相关基因进行挖掘利用是植物修复技术推广应用的关键。本研究以我国原生的锌／镉超积累植物东南景天和生物量较大的镉富集型油菜为材料,通过染色体加倍技术和转基因技术分别对其进行遗传改良,以期获得对镉污染有较大修复潜力的新种质。取得的主要研究结果如下：1)以超积累生态型东南景天无菌苗为材料,用秋水仙素进行染色体加倍处理,当秋水仙素浓度为0.2%,处理24 h时,外植体变异率为23.3%,诱导效果最好。经流式细胞仪鉴定,在形态发生较明显变异的44株材料中,有12株被鉴定为加倍植株。2)在组织培养条件下,与对照相比,加倍植株生长形态存在明显变异,主要表现为叶间距缩短、茎秆变粗、根系生长旺盛,同时叶片加厚、叶色加深、叶绿素含量增加,叶片下表皮气孔数减少,气孔保卫细胞增大,保卫细胞内侧壁的细胞壁明显加厚。在添加0、50、100、200、400 μM CdCl2的MS培养基中,与未加倍植株相比,加倍植株的生物量显著增加,是未加倍植株的1.62-2.02倍；地上部镉积累量显著增加,是未加倍植株的2.78-3.41倍。3)大田试验条件下,加倍植株的“巨大化”特征得以保留,主要表现在茎秆粗壮、叶片厚实、等株高下叶片数量更多等。在矿山土上种植45 d后,与对照相比,加倍植株生物量、地上部镉积累量显著增加,分别是未加倍植株的1.68倍和2.92倍。说明通过染色体加倍技术不仅可以提高东南景天的生物量,而且可以增加其对重金属的积累能力,是提高东南景天对镉修复效率的有效措施。4)为建立适合溪口花籽的遗传转化体系,研究了外植体的选择、预培养时间与浓度、激素配比等因素对油菜植株再生的影响,发现下胚轴产生愈伤组织的效果比带子叶柄子叶好；预培养基中添加1 mg/L 2,4-D培养5d时愈伤诱导效果最好,愈伤诱导率达到85%；分化培养基中添加3 mg/L 6-BA和0.1 mg/LNAA,芽再生率可达35%。5)通过农杆菌介导法,将东南景天的SaNramp3基因转入溪口花籽中。经PCR和RT-PCR鉴定,获得了4个独立转化体。组织培养试验发现,在0、25、50、100和200 μM Cd处理水平下,SaNramp3过表达转基因株系的苗高、根长和鲜重与非转基因对照无显著差异,但地上部镉含量显著高于对照。水培试验发现,在2.5 1μM和25 μM Cd处理下,转基因株系3生物量与对照无明显差异,地上部镉含量分别是对照的1.89倍和1.57倍,而根部镉含量没有明显变化,转运系数显著增加,分别提高了149%和56%。表明将超积累植物东南景天镉相关基因转入到生物量大的能源植物油菜中是一条有效提高植物修复效率的新途径。