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辣椒（Capsicum annuum L.）是人们喜爱的蔬菜和调味品,辣椒种植已成为我国江西、贵州、湖南等省市县的支柱性产业。但近年来由于耕地镉（Cadmium,Cd）污染日益严重,辣椒及其制品的品质安全受到了严重的影响。目前减少食物中Cd含量最经济、最有效的方法,就是通过选育Cd低积累作物品种来降低作物可食部位的Cd含量。发掘辣椒低积累Cd的关键基因对辣椒的安全生产具有重要的指导意义。本研究在前期筛选试验基础上,筛选出高积Cd型品种洛椒318（牛角椒,购于洛阳市诚研种业有限公司）、中积Cd型品种大果99（牛角椒,购于湖南湘研种业有限公司）、低积Cd型品种X55（线椒,由重庆市农科院蔬菜花卉研究所提供）,采用盆栽试验研究了在0、5、10 mg·kg-11 Cd胁迫下,三个品种辣椒营养器官和果实的生长及生理效应、Cd吸收、Cd迁移富集、Cd积累和耐性相关基因表达量的变化,旨在探明辣椒低积累Cd的分子机理,并获得Cd积累/耐性过程的关键基因,为辣椒品种改良提供重要的基因资源。主要研究结果如下:1.Cd在辣椒中的积累表现为营养器官>果实,伤害程度表现为根系>地上部,X55是高耐Cd且果实低积累Cd的珍贵基因型。同一Cd处理下,辣椒根、茎、叶、果Cd含量在品种间表现为X55>大果99>洛椒318(10 mg·kg-1Cd处理的茎和5 mg·kg-1Cd处理的果除外),根系Cd累积量在品种间表现为X55>大果99>洛椒318,果实Cd积累量则表现为大果99>洛椒318>X55。同一Cd处理下果实Cd迁移系数表现为洛椒318>大果99>X55,果实Cd富集系数在品种间无显著差异。高浓度Cd胁迫(10 mg·kg-1)对X55根系和地上部生长的抑制作用均小于洛椒318和大果99。从辣椒Cd含量、Cd积累量、果实Cd迁移富集系数和生物量来看,X55根系对Cd的吸收能力最强、果实Cd积累量最低、Cd向果实迁移的能力最差,是高耐Cd且果实低积累Cd的珍贵基因型。2.Cd胁迫使辣椒发生膜脂过氧化,X55抗膜脂过氧化能力明显较强。相同Cd处理下三个品种辣椒根系和叶片丙二醛（MDA）含量在品种间均表现为大果99>洛椒318>X55,过氧化物酶（POD）活性在品种间均表现为X55>洛椒318>大果99,超氧化物歧化酶（SOD）活性在三个辣椒品种间无显著差异,过氧化氢酶（CAT）活性在品种间均表现为X55>洛椒318>大果99。从MDA含量和抗氧化酶活性指标来看,X55有较强的Cd耐性。3.Cd胁迫下辣椒光合速率、蒸腾速率及气孔导度普遍降低,但X55较耐Cd。不同Cd处理下叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均表现为X55>洛椒318>大果99,辣椒叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）均表现为X55>洛椒318>大果99。从叶绿素含量和光合作用参数指标来看,X55较耐镉。4.辣椒细胞壁在Cd的区隔和抗性中起重要作用,且辣椒果实Cd形态以氯化钠提取态Cd为主。不同Cd处理下,根、茎、叶、果各亚细胞组分中Cd含量均表现为细胞壁（F1）>细胞器（F2）>细胞可溶性组分（F3）,同一Cd处理下果实各亚细胞组分中Cd含量在品种间表现为大果99>洛椒318>X55。不同Cd处理下,三个品种辣椒果实各Cd形态主要为氯化钠提取态Cd(CdNaCl)。说明辣椒具有自己独特的重金属解毒机制,辣椒细胞壁在Cd的区隔和抗性中起重要作用。5.弱酸性条件下,土壤酸化程度越强,Cd的活跃性越高,对植物的毒性越强。不同Cd处理下,三个品种辣椒的盆栽土壤Cd均主要以可交换态Cd（EXC-Cd）存在,同一Cd处理下,X55的EXC-Cd显著低于洛椒318和大果99。不同Cd处理下,土壤pH在品种间表现为X55>洛椒318>大果99,有效Cd含量和全Cd在品种间表现为大果99>洛椒318>X55。说明弱酸性条件下,土壤酸化程度的强弱和Cd的活跃性呈负相关,土壤酸化程度越强,Cd的活跃性越高。6.FTP(Fe2+transport protein)/ZIP（Zinc and iron regulated transporter proteins）、HMA（Heavy metal ATPase）、NRAMP（Natural resistance-associated macrophage proteins）和PCS（Phytochelatin synthase）基因在辣椒Cd积累及耐性机制上各有分工,且NRAMP是辣椒果实Cd积累的关键位点。不同Cd处理下,三个辣椒品种FTP1-2和FTP1-3基因表达量均表现为根>茎>果实,说明FTP1-2和FTP1-3基因参与了三个品种辣椒根系吸收Cd的过程。同一Cd处理下,三个辣椒品种的HMA1和HMA2基因在茎中表达量均显著高于根系和果实,说明HMA1和HMA2基因参与了Cd从辣椒根系往地上部运输的过程。同一Cd处理下,NRAMP1（品种X55除外）和NRAMP3基因在三个品种辣椒茎中的表达量显著高于根系,说明NRAMP1和NRAMP3基因主要参与三个品种的Cd由根系往地上部运输的过程;NRAMP2、NRAMP5、NRAMP6基因在三个辣椒品种的根系中的表达量均最高,说明NRAMP2、NRAMP5、NRAMP6基因主要参与三个品种根系吸收Cd的过程。同一Cd处理下,NRAMP2、NRAMP3、NRAMP6基因表达量在品种间表现为大果99>洛椒318>X55,同时X55果实Cd积累量最低,说明NRAMP2、NRAMP3、NRAMP6基因是介导X55果实低积累Cd的关键基因。同一Cd处理下,辣椒根、茎、果实的PCS基因表达量在品种间均表现为X55>洛椒318>大果99,三个品种PCS基因表达量在辣椒不同部位间均表现为根>茎>果实,说明PCS基因可能诱导了三个品种根系PC的合成,X55根系PC的合成能力较强。