农田镉(Cd)污染严重影响作物的产量和品质,并通过生物富集作用危害人类健康。水稻作为主要的粮食作物之一,全球有超过一半的人口以其为主食,但其本身具有Cd富集特性,且不同基因型间富集Cd的能力存在差异。深入研究不同基因型水稻对Cd胁迫的响应,对于选育耐Cd且可食性部位低积累Cd的水稻品种,保证农产品安全具有重要意义。本研究以籽粒Cd积累水平差异显著的两个水稻品种(川农优527,低积累性；Ⅱ优838,高积累型)为材料,从镉的毒害效应、水稻对镉的吸收和积累、水稻对镉胁迫的抗氧化响应以及不同镉形态等方面系统地研究了水稻镉耐性的生理响应机制。主要研究结果如下：(1)Cd胁迫对水稻生物量及Cd含量的影响研究镉(Cd)对两种基因型水稻地上部干重、地下部干重、根系形态以及Cd含量的影响。结果表明,Cd对两种水稻干物质的积累以及根系形态表现出抑制作用,川农优527明显轻于Ⅱ优838。在25μM Cd浓度处理下,川农优527干物质积累量以及根系形态与对照相比差异并不显著,而Ⅱ优838相对于对照则显著的下降(P<0.05)：在50～200μM Cd浓度下,两基因型水稻的干物质积累量以及根系形态相对于对照均显著下降,Ⅱ优838的降幅显著高于川农优527。从两基因型水稻根系和地上部积累Cd的量来看,根系截留了70%以上的Cd,且川农优527截留Cd的能力强Ⅱ优838。200μM Cd处理1周后,川农优527根系中Cd含量是其对照的16倍,Ⅱ优838是其对照的14.22倍。综上表明川农优527对Cd的耐受性强于Ⅱ优838。(2)Cd胁迫诱导的氧化损伤及对抗氧化系统的影响镉(Cd)胁迫造成两基因型水稻严重的膜脂过氧化以及诱导活性氧的积累,同时引起抗氧化系统的响应。但不同基因型水稻对Cd胁迫的响应程度存在差异,Ⅱ优838相对于川农优527膜脂过氧化程度更严重、活性氧积累量更高,但抗氧化剂GSH和AsA的含量,GSH/GSSG和AsA/DHA的比值以及抗氧化酶的活性都较低。表明,高积累型的Ⅱ优838水稻品种对Cd胁迫更为敏感,受到Cd胁迫更为严重,抵抗氧化胁迫的能力也较川农优527更弱。另外,随着外源Cd处理浓度的增加,两基因型水稻植株内的非蛋白巯基化合物(NPTs)含量上升而GSH含量下降。两品种在Cd处理1周和2周后,川农优527根系中的NPTs和GSH含量均显著高于Ⅱ优838(P<0.05)。(3)Cd胁迫下不同基因型水稻Cd形态分析对两基因型Cd离子的形态分析发现：随着Cd处理浓度的增加和处理时间的延长,两基因型植株内Cd离子的各形态含量变化非常显著。两基因型水稻根系内阴离子态Cd(即被巯基类多肽络合的Cd)呈现出先上升后下降的趋势,川农优527根系中未施加Cd处理(对照)仅占其根系中总Cd含量的9.78%,在50μM Cd浓度处理下达到最大比例35.32%；Ⅱ优838对照中仅占7.04%,在25μM Cd浓度下即达到最高比例为30.96%。说明,川农优527根系中阴离子态Cd含量随着Cd处理浓度增加而增加的幅度高于Ⅱ优838,且在50μM Cd浓度处理下任呈现出增加趋势。从阳离子态Cd(即可移动的Cd2+)的变化来看,Ⅱ优838根系中阳离子态Cd占相应处理下总Cd的比例,随着Cd处理浓度的增加而增加,而川农优527根系中的变化幅度较小。表明,川农优527根系相对于Ⅱ优838吸附和络合Cd的能力更强,抑制Cd向地上部转移的效率更高。