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近年来,镉（Cadmium,Cd）污染及镉中毒事件已经成为严重危害人体健康的公共安全问题。本课题组前期研究筛选得到一株对镉具有极强耐受能力和吸附作用的植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）CCFM8610,提出利用乳酸菌（Lactic acid bacteria,LAB）生物减除镉毒性的膳食干预思路。动物实验结果表明,植物乳杆菌CCFM8610可显著缓解机体镉毒性,而这种毒性缓解作用很大程度上依赖于其极强的镉耐受能力。因而,有必要对植物乳杆菌CCFM8610的强镉耐受机制进行解析,为其更好地应用于机体镉毒性防治提供理论基础。截止目前,鲜有乳酸菌重金属耐受机制的相关研究,而蛋白组学和代谢组学在微生物整体压力应答领域取得的显著成果启发我们采用蛋白组学和代谢组学相结合的手段,研究植物乳杆菌的整体镉压力应答网络,以阐明其镉耐受相关机制。本课题主要研究结果如下:首先采用液体培养的方法在植物乳杆菌种内进行具有不同镉耐受能力的菌株的筛选,结果表明所选取的20株测试菌株表现出显著的镉耐受差异。可按照镉对菌株的最小抑制浓度（Minimum inhibitory concentration,MIC）大致分为四组,MIC>50 mg/L,MIC=50 mg/L,MIC=20 mg/L和MIC=10 mg/L。植物乳杆菌CCFM8610被归类于具有最高MIC值的8株菌之一,这与本课题组之前在含镉琼脂平板上测定的乳酸菌镉耐受结果一致。CCFM191属于具有最低MIC值（10 mg/L）的三株菌之一,可被归类为镉敏感菌株。因此,选择镉敏感菌株CCFM191与镉耐受菌株CCFM8610进行比较蛋白组学和比较代谢组学分析。通过基于同重元素标记相对和绝对定量（Isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ）方法的比较蛋白组学分析,在镉耐受菌株CCFM8610和镉敏感菌株CCFM191中共鉴定得到总蛋白1415个,其中CCFM8610和CCFM191自然状态下差异蛋白206个,CCFM8610镉暴露前后差异蛋白27个,以及CCFM191镉暴露前后差异蛋白111个。主要涉及能量代谢、嘌呤和嘧啶代谢、整体压力应答、脂质和氨基酸代谢、金属离子结合性质、细胞壁生物合成和物质转运等生物学过程。通过基于液相色谱串联质谱（Liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS）方法的比较代谢组学分析,鉴定到CCFM8610和CCFM191自然状态下的差异代谢物49个,CCFM8610和CCFM191镉暴露前后的差异代谢物48个和36个。通路富集分析表明,这些差异代谢物参与氨基酸代谢、碳代谢、脂质代谢、核酸代谢以及转运等代谢过程。最终,得到植物乳杆菌CCFM8610和CCFM191镉耐受能力存在种内差异的潜在机制,包括:CCFM8610具有自然状态下能量节省的生存模式;CCFM8610所处的压力状态更为温和;CCFM8610自然状态下具有更强的镉离子吸附能力,以及镉暴露后更强的细胞壁合成能力;前噬菌体P2b蛋白18,CadA,mntA和lp3327等几个关键蛋白也可能在CCFM8610镉耐受中发挥作用;CCFM8610自然状态下细胞膜可能具有更低的流动性。综上,植物乳杆菌CCFM8610在自然状态下已经具有固有的镉耐受性质,并且在镉压力下表现出专一性的应答模式,这两方面共同决定了其强镉耐受性质。最后,对蛋白组和代谢组的结果进行了验证。采用反转录定量PCR（Reverse transcription quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR）的方法对蛋白组中的差异蛋白定量,结果表明这些蛋白的mRNA表达量的差异与蛋白水平上相应的差异一致,验证了蛋白组学的结果。另外,对胞内金属元素积累、菌体表面疏水性、自聚集能力、镉离子吸附性质、菌体各组分镉离子吸附量、菌体形态学特征、氧自由基（Reactive oxygen species,ROS）产生、菌体疏水性氨基酸合成以及葡萄糖消耗量等指标进行了测定,验证了组学的结论。