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水稻是一种重要的粮食作物，同时也是一种对镉(Cd)累积相对较高的作物。大面积的稻田Cd污染严重威胁到全球粮食安全。在我国南方地区，酸性土壤背景加重了稻米Cd污染的风险。稻米Cd含量受水稻基因型和环境的共同影响。但是目前水稻Cd富集特性差异的遗传基础尚不十分明确，已有的研究多是基于水培或者盆栽实验，不能很好的估计导致糙米Cd含量变异的基因型效应和环境效应。另一方面基于全基因组或候选基因的关联分析在稻米Cd含量中的研究尚未见报道，目前已分离的与水稻Cd含量相关的基因在自然群体糙米Cd含量的基因型变异中所起的作用也未知。本研究利用自然群体对以上两方面进行了研究，主要结果如下： ⑴通过3年4点的4种Cd污染水平(包括3个重度污染区域:HA1、HA2、HA3和1个轻度污染区域LA)下的田间实验发现，糙米Cd含量变异的基因型效应极显著（p＜0.01）。此外，稻田镉污染水平对糙米Cd含量也有着重要影响。4个实验点土壤Cd含量大小顺序为HA2(3.31 mg/kg》＞HA1(2.98mg/kg》＞HA3(2.45mg/kg》＞LA(0.43mg/kg)，平均糙米Cd含量大小顺序为HA2(2.91mg/kg》＞HA1(2.30mg/kg》＞HA3(1.30mg/kg》＞LA(0.095mg/kg)，二者趋势一致，随着稻田污染程度的加重糙米Cd累积更多。且4个污染水平间糙米Cd含量呈极显著正相关(p＜0.01），特别是在3个高Cd污染水平间，表明糙米Cd含量的基因型效应表现相对稳定。基因型(F=41.7，df=87)，Cd污染水平(F=3255.95，df=3)及二者间的互作(F=11.46，df=261)共同决定最终糙米Cd含量(p＜0.01)，这些因素分别解释了21.0％、57.3％和17.5％的表型变异。当只考察3个高Cd污染水平时，糙米Cd含量的变异在基因型(F=39.75，df=87)，Cd污染水平(F=1222.49，df=2)和它们的互作基因型×Cd污染水平(F=8.39，df=174)间也是极显著的(p＜0.01)。这3个因素对这种变异的贡献率分别为43.8，31.0和18.5％。同时本研究也分析了Cd与一些其它金属元素间的关系。除HA3外，Cd和这些其它金属元素间无显著相关性(p＞0.05)。在HA3，Cd和Mn(r=0.45，p＜0.01)，Cd和Mg(r=0.23，p＜0.01)间存在显著相关关系。此外，统计分析发现水稻抽穗期和糙米Cd含量间也不存在显著相关性。 ⑵不同类型水稻品种在HA1、HA2和HA3三个高Cd污染水平的田间实验结果显示，各类型间糙米Cd含量存在差异，籼稻平均糙米Cd含量显著高于粳稻(p＜0.01），按照5个类型来分，平均糙米Cd含量大小顺序为IND(indica》＞AUS(aus》＞ TEJ(temperate japonica》＞ TRJ(tropical japonica),ARO(aromatic)居于IND和TRJ之间，这种差异由基因型和镉污染水平共同作用决定。在IND、TRJ和TEJ类型中，基因型、Cd污染水平及二者间的互作效应均为极显著（p＜0.01），而在AUS类型中，只有基因型及二者间的互作效应显著（p＜0.01）。在4个类型中，广义遗传率大小顺序为:IND(86.74％》＞AUS(79.41％》＞TRJ(65.07％》＞TEJ(43.11％)。因此，TEJ类型的糙米Cd含量最容易受到镉污染水平的影响，而其它3个类型则在不同的Cd污染水平下表现相对稳定。 ⑶对水稻中已知的Cd含量相关的5个基因的关联分析显示，只有OsHMA3能够在HA2、HA3和LA三个污染水平下均被检测到显著关联，其余的3个关联基因则最多能在2个水平下被检测到显著关联。因此,OsHMA3在群体的糙米Cd含量变异中起着重要作用，其功能标记可以直接用于低Cd稻米育种。根据检测到的关联位点的多态性，设计了针对各个位点的CAPS标记，这些功能标记使得仅通过PCR和酶切就能有效检测关联位点的单体型。通过这些功能标记的辅助选择，就可以实现各个优异等位基因型的聚合，筛选出可用于低Cd稻米育种的新材料。