近年来,农田土壤重金属污染日趋严重,铬是重要的污染物之一,它严重影响农作物的生长发育,危害农产品的品质和安全。研究表明,当代农作物在逆境诱导下获得的抗性可以传递给后代,调节子代对环境胁迫的响应,且有机酸代谢物的组成和含量能反映农作物的生长代谢状态,因此研究农作物有机酸代谢的传代记忆效应对于重金属胁迫下农作物的代谢响应机制的研究以及对重金属的抗逆新品种的改良和培育都具有十分重大的意义。本研究从代谢角度入手,以青梗菜为实验材料,研究铬胁迫下有机酸的代谢响应及这种响应的传代记忆效应,主要的研究内容、方法和所得结果如下:1.青梗菜对铬胁迫的生理响应设置铬胁迫7 d和胁迫解除期两周,拟建一个短期铬胁迫和短期恢复的培养环境,测定青梗菜叶片总铬、净光合速率、光合色素含量和抗性氧化酶活性等生理指标,以期从生理指标角度解释有机酸的相应变化规律,建立生理响应与代谢响应之间的联系。结果表明0.5mg/L铬处理对青梗菜生长有促进作用,植株长势良好,高浓度铬处理会抑制青梗菜生长,叶片萎黄,而当胁迫解除后,青梗菜可以缓慢恢复至正常生长水平;过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性在铬胁迫和胁迫解除期间变化显著,对抵抗高浓度的铬胁迫有重要作用,和净光合速率一样可作为表征青梗菜铬胁迫和生长恢复程度的重要指标。2.青梗菜对铬胁迫的有机酸代谢响应试验测定了铬胁迫7 d和胁迫解除两周期间青梗菜叶片有机酸含量的变化并确定了有机酸代谢的关键途径,以期从当代植株受铬胁迫--铬胁迫解除的研究过渡到原代植株受铬胁迫--后代植株不受铬胁迫的研究,为后文及长期铬污染胁迫下青梗菜的传代记忆效应研究做基础。结果表明低浓度铬胁迫对有机酸代谢物无明显影响,高浓度铬胁迫会诱导琥珀酸和柠檬酸含量上升,草酸和苹果酸含量下降,柠檬酸和草酸变化更为显著;草酸、琥珀酸和柠檬酸适合作为表征铬胁迫程度的有机酸代谢物,草酸和琥珀酸能表征胁迫解除青梗菜的恢复程度;有机酸代谢的关键途径是TCA循环,柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶是其中的代谢关键酶。3.铬胁迫下青梗菜有机酸代谢响应的传代记忆效应本试验研究了子代(记作F1代)青梗菜植株在无铬环境和铬胁迫两种情况下,与原代(记作F0代)青梗菜在表型和有机酸含量上的差异,并通过测定TCA循环中代谢关键酶的活性验证解释有机酸的变化规律,以揭示其与TCA循环代谢过程的关系,有利于研究有机酸传代记忆效应的分子机制。结果表明经过高浓度铬胁迫后的青梗菜植株,能在其未经铬处理的F1代中对铬产生较高的抗逆性,且F1代青梗菜对低浓度铬表现低抗性,对高浓度铬表现高抗性;F0代有机酸对铬有胁迫响应并能产生传代记忆;F0和F1代都经过铬胁迫处理的青梗菜植株,随铬胁迫浓度的增大,其叶片草酸和苹果酸含量下降、柠檬酸积累的变化特点具有稳定性;高浓度铬胁迫下,青梗菜主要通过提高CS和IDH活性来加速TCA循环的代谢过程,调节该途径相关物质的代谢活动以促进柠檬酸的积累,抵抗铬毒害。本研究的结论有:草酸、琥珀酸和柠檬酸能表征青梗菜受铬胁迫的程度,草酸和琥珀酸能表征胁迫解除时青梗菜的恢复程度,其含量变化与POD和SOD活性具有相关性;高浓度铬胁迫会诱导青梗菜叶片柠檬酸显著上升,草酸显著下降,且这种变化至少可在两代间保持稳定性;CS和IDH活性的上升加速TCA循环,促进叶片柠檬酸的积累,TCA循环对青梗菜抵抗铬胁迫具有重要作用。本研究为农田铬污染胁迫提供了定量参数标准,也为青梗菜优良基因的挖掘和抗逆新品种的培育提供了理论基础,对农产品进化的相关研究具有一定的借鉴指导作用。