农田土壤中邻苯二甲酸酯（PAEs）的污染状况日趋严重，直接影响农产品质量安全，严重危害人体健康。筛选对污染物低累积作物品种（污染安全品种）是在土壤普遍污染情况下确保农产品质量安全的重要策略。本文以我国南方地区重要蔬菜菜心（Brassica parachinensis L.）为研究对象，针对两种典型的PAEs化合物邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯（DEHP），筛选获得对DBP和DEHP高低累积的两个菜心品种，通过比较高、低累积菜心品种植株间的PAEs富集和转运系数、亚细胞分布、抗氧化能力、细胞超微结构、光合作用等生理学特征及转录组和蛋白组水平下的分子生物学差异，揭示不同基因型菜心高、低累积PAEs性状形成的生物学机制。本论文的主要研究结果如下：（1）PAEs高、低累积菜心品种的筛选　　通过盆栽试验研究了28种菜心在对照、低PAEs（添加DBP和DEHP各为10 mg/kg）和高PAEs（添加DBP和DEHP各为100 mg/kg）污染土壤中的PAEs累积特征。在低污染下所有品种菜心地上部 PAEs含量（干重）范围：DBP为0.101~0.373 mg/kg（最大差异为3.7倍）、DEHP为0.125~0.721 mg/kg（最大差异为5.2倍）；在高污染下DBP为0.355~2.027 mg/kg（最大差异为5.3倍）、DEHP为0.783~8.527 mg/kg（最大差异为6.8倍）。可见，不同菜心品种地上部 PAEs含量存在显著差异。同时，各品种菜心对 DBP和DEHP的累积量均呈显著正相关（p<0.01），表明菜心可同时吸收这两种化合物，且不存在竞争性累积。因此，本文筛选获得了Lvbao70为PAEs低累积品种（简称LB），Huaguan为PAEs高累积品种（简称 HG）。通过比较这两种菜心富集系数和转运系数，发现高、低累积菜心品种地上部的富集系数差异不显著，但是低累积菜心的转运系数（从根到地上部）显著低于高累积菜心品种，致使更多的PAE滞留在根部，导致地上部PAEs累积较少，成为地上部低累积性状形成的关键因素。　　（2）高、低累积菜心品种PAEs亚细胞分布及抗氧化能力差异　　采用差速离心法对高、低累积菜心品种中PAEs的亚细胞分布情况进行比较分析表明，两种菜心PAEs均主要分布于细胞壁，但低累积菜心品种根部细胞壁的PAEs含量明显高于地上部细胞壁中含量，而对于高累积菜心品种这种差异不明显，这可能是低累积菜心品种具有更低转运系数的内在机制，即低累积菜心根部细胞壁能够滞留更多的PAEs，从而减少PAEs向地上部转运。因此，PAEs亚细胞分布差异可能是导致两种菜心地上部PAEs累积差异形成的一个关键因素。另外，通过测定两种菜心不同组织的抗氧化酶活性（包括 POD、PPO、SOD、CAT和GST）及丙二醛含量，比较不同PAEs污染水平下其抗氧化能力，结果显示高累积菜心品种的地上部及根组织的抗氧化胁迫能力更强，说明抗氧化系统在菜心响应PAEs累积和胁迫中发挥重要作用。　　（3）高、低累积菜心品种叶肉细胞超微结构与光合作用差异　　采用土壤盆栽试验，研究了两种菜心在不同DBP污染水平下的生物量、叶肉细胞超微结构和光合作用等生理特征，结果表明两种菜心在这些生理生化特征差异明显。与对照相比，在低污染水平下两种菜心叶肉细胞超微结构变化不大，但是在高污染水平下，两种菜心叶肉细胞超微结构变化明显。特别是低累积菜心叶肉细胞毒害特征更明显，如大部分叶绿体不完整或解体，淀粉粒大量减少，嗜锇颗粒大量累积等，而高累积菜心尽管许多叶绿体肿胀明显，但仍能保持其完整性，且细胞质区隔化程度更高。这说明菜心高累积品种比低累积品种叶肉细胞对高浓度DBP累积具有更高的耐受性。在光合作用方面，在低污染水平下两种菜心的光合受损程度不大，低累积菜心反而在某些指标中出现激效反应（Hormetic response）；而在高污染水平下，相比于高累积菜心品种，低累积菜心的叶绿素含量、碳同化能力、气体交换参数、光合作用效率、光合电子转移能力等下降更为明显，光合系统受损程度更为严重。因此，相比于高累积菜心品种，低累积菜心由于叶肉细胞对DBP毒害耐受能力更低，通过改变自身相关的组织结构和生理机制，以减少茎叶对有害物质的吸收、转运和累积以免遭毒害，属于“避性”抗污染胁迫机制，而高累积菜心茎叶具有较高抗胁迫能力，植株体内能够耐受较高浓度的PAEs累积，属于“耐性”抗污染胁迫机制。　　（4）菜心累积DBP高低差异的转录组学分析　　运用 RNA-seq技术对高、低累积菜心品种在 DBP污染胁迫下的叶片转录组进行高通量测序，采用无参转录组拼接获得Unigene序列作为参考基因组，进行基因定量和差异表达分析。四组菜心样品测序共获得28.67Gb数据，140,566条Unigene。对这些Unigene进行生物信息学注释，共获得110,642条Unigene的注释信息（占总数的78.71％）。进行基于合并组装Unigene库的基因结构分析，共鉴定SSR标记32,208个。通过比较两种菜心在DBP胁迫前后筛选获得的差异表达基因，分别进行GO功能注释和Pathway富集分析，获得了与抗DBP胁迫相关的功能注释信息，如防御机制、信号转导机制、光合作用过程、氧化还原过程、抗病途径和抗性相关转录因子等。Pathway聚集分析显示，差异表达基因参与了细胞壁防御途径、抗氧化途径、核糖体途径、植物激素信号传导途径、苯丙烷代谢途径和丙氨酸代谢途径等抗胁迫相关代谢途径。其中，高累积菜心品种的抗DBP胁迫代谢途径远多于低累积菜心，说明其对DBP胁迫在转录组水平表现出更高的应激能力，这与前面所述高累积菜心具有更高耐受性的研究结果一致。另外，高累积菜心品种对DBP胁迫表达更多的响应基因，其中上调基因数明显多于低累积菜心，说明这两种菜心在响应DBP胁迫过程中基因表达模式存在显著差异。通过比较两种菜心响应DBP胁迫的基因表达差异，在低累积菜心中筛选获得可能与DBP胁迫相关的上调基因15个，下调基因35个；在高累积菜心中筛选获得可能与DBP胁迫相关的上调基因28个，下调基因14个。其中，对于在两种不同基因型菜心中均有表达，但上/下调水平相反的基因，可能是决定不同基因型菜心高/低累积DBP性状形成密切相关的关键基因，可以作为在分子水平研究不同基因型菜心高/低累积DBP形成机制的首要候选基因，包括几丁质酶、非特异性转脂蛋白、金属硫蛋白、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶蛋白、DREB转录因子和过氧化物酶体(S)-2-羟基酸氧化酶基因等。　　（5）菜心累积DBP高低差异的蛋白组学分析　　在转录组学分析的基础上，采用 iTRAQ技术对高、低累积品种菜心在 DBP污染胁迫下的叶片差异蛋白组进行研究，并对差异蛋白进行 GO功能注释和Pathway富集分析，最后将差异蛋白与转录组学研究中的差异基因进行关联分析，以筛选获得决定菜心高/低累积DBP性状形成的关键蛋白。共鉴定蛋白总序列为5,692个，其中高累积菜心中筛选获得与DBP胁迫响应相关的差异表达蛋白上调76个、下调40个，低累积菜心中上调32个、下调47个。GO分析结果表明，低累积菜心品种LB的差异蛋白主要富集在基础生物学过程和逆境胁迫响应过程方面，而高累积菜心品种HG中差异蛋白主要富集抗胁迫反应、细胞结构变化及损伤修复等方面。Pathway富集分析表明，低累积菜心中差异蛋白显著富集于碳代谢、光合作用、核糖体、丙酮酸代谢和TCA循环等，高累积菜心中差异蛋白显著富集于吞噬体、苯丙氨酸代谢、苯丙烷生物合成、苯环化合物降解和过氧化物酶等。由此可见，DBP胁迫对低累积菜心的基础生物学过程影响较大，而高累积菜心体内富集更多的代谢途径直接或间接参与植株的抗胁迫反应，这也从蛋白水平说明了高累积菜心品种比低累积菜心具有更高的DBP毒害耐受性。关联性分析结果显示，两种菜心的转录组与蛋白组信息关联性不高，相关性仅为0.3左右。进一步筛选与转录组关联性较强的差异蛋白，共筛选获得33个，其中低累积菜心品种为14个（上调6个，下调8个），高累积菜心品种为19（上调16个，下调3个）。可见，高累积菜心品种中上调的关联蛋白更多，且多数与植物抗逆性密切相关，如 SOD、过氧化物酶、热激蛋白、苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶、细胞色素 P450、谷胱甘肽过氧化物酶和丙氨酸转氨酶等，说明高累积菜心品种具有更多的抗DBP胁迫蛋白。特别是木葡聚糖转移酶/水解酶蛋白、几丁质酶、苯丙氨酸解氨酶、非特异性脂质转移蛋白等，可能与菜心高低累积DBP差异密切相关，是需要深入研究的候选蛋白。