土壤污染已经逐渐发展成为人类必须时刻重视的重大环境问题,特别是土壤中的重金属带来的严重污染,重金属污染不仅导致土壤肥力下降、农作物减产、农产品重金属含量超标,这极大的影响农业的经济发展和人畜健康。甜、糯玉米作为鲜食玉米的主要类型,因其口感极佳、营养丰富等优点深受人们的推崇;随着我国人口的增加和健康饮食观念的推广和普及,市场对甜、糯玉米的需求量急速增长,种植面积和规模不断扩大;然而,鲜食玉米同其他蔬菜作物一样,在某些区域受重金属Cd污染的影响十分严重。因此,培育和推广鲜食玉米Cd低积累品种,不仅可以提供安全可靠的鲜食玉米满足人们的日常需求,而且可以进一步推动鲜食米产业链的健康绿色发展;因此,对鲜食玉米Cd积累相关基因的鉴定和解析对今后利用基因工程手段改良现有材料的Cd积累特性具有重要意义。本试验通过盆栽和大田不同Cd污染环境下对鲜食玉米群体萌发期、苗期和成熟期的部分农艺性状以及Cd含量进行表型分析,结合全基因组关联分析方法对控制性状的相关基因进行挖掘,获得的主要结果如下:1.农作物种子的发芽率、发芽势、发芽指数等是衡量种子发芽能力的重要指标;本试验在盆栽环境下,对不同Cd污染水平下的204份鲜食玉米自交系萌发期发芽势、发芽率和发芽指数进行分析。结果显示,上述指标随Cd处理浓度的增加呈下降趋势,且随着处理浓度的增加整体呈现抑制作用增强,这与前人研究结果相一致。盆栽处理一（Cd含量18.50 mg/kg）显示,与对照组相比较发现发芽势、发芽率和发芽指数均未达到显著水平（P＞0.05）,而盆栽处理二（Cd含量34.90 mg/kg）环境下,发芽势、发芽指数分别为42.77%和10.93%,与对照组的发芽势51.35%和发芽指数13.21%相比较差异均达显著水平。发芽率在两种Cd处理水平下的均值分别为74.22%和70.53%,与对照组73.93%相比未达显著水平（P＞0.01）,且发芽率呈现先增后减的趋势,表明随着Cd处理浓度的增加对鲜食玉米种子的发芽势和发芽指数影响达到显著水平,而对发芽率影响不明显。对盆栽和大田环境下鲜食玉米的苗期株高、成熟期株高和穗位高进行分析,结果显示不同环境下随着Cd处理浓度的增加上述指标均呈下降趋势,且与对照相比均达到显著影响水平（P＜0.01）,表明Cd胁迫对鲜食玉米的苗期株高、成熟期株高和穗位高具有显著（P＜0.01）的抑制作用。对不同Cd处理浓度下盆栽和大田玉米的开花周期和吐丝周期研究结果表明,不同Cd处理环境下,与对照相比玉米的开花周期和吐丝周期均推迟,且达到显著水平（P＜0.01）;土壤中Cd含量越高周期越长,同时还发现开花周期和吐丝周期间隔随着Cd含量的增加而增加。2.对盆栽和大田环境下鲜食玉米自交系群体的Cd含量进行统计分析,并计算其富集系数;在盆栽不同Cd处理浓度下的试验结果表明,苗期处理一（Cd含量18.50 mg/kg）环境下,自交系群体地上部分的Cd含量范围在3.07-126.23mg/kg之间,均值为35.5 mg/kg;处理二（Cd含量34.90 mg/kg）环境下的Cd含量在0.43-180.77 mg/kg之间,均值为60.01 mg/kg;上述Cd处理下的变异系数分别为60.58%和47.5%,富集系数分别为1.919和1.72;不同Cd处理环境下,成熟期穗位叶Cd含量均值分别为18.7 mg/kg和28.82 mg/kg;变异系数分别为81.79%和81.37%,富集系数分别为1.011和0.826;表明苗期地上部分和成熟期穗位叶Cd含量随处理浓度的增加而增加,而变异系数和富集系数却减小。同时研究发现,糯玉米苗期地上部分、成熟期穗位叶Cd含量均值大于甜玉米,且富集系数也大于甜玉米,说明糯玉米相对甜玉米更容易积累Cd。田间试验结果显示,玉米苗期地上部分、成熟期穗位叶和籽粒中Cd含量均值随处理浓度的增加而增加,富集系数随处理浓度的增加而减少;对甜玉米和糯玉米群体进行分析,结果表明在不同Cd污染环境下糯玉米苗期地上部分和成熟期穗位叶Cd含量均大于甜玉米,富集系数也大于甜玉米,这与盆栽试验结果保持一致。对田间不同Cd污染环境下的鲜食玉米群体籽粒Cd含量进行分析发后发现,随着环境中Cd浓度的增加Cd积累量增加,而富集系数和变异系数却减小;对甜玉米和糯玉米群体进行分析,结果表明随着Cd污染的加重,甜玉米籽粒Cd含量和富集系数要大于糯玉米,但变异系数小于糯玉米,说明甜玉米籽粒在高Cd环境下比糯玉米更容易积累Cd。通过综合不同环境下的结果,本试验筛选出苗期Cd低富集材料糯玉米N16A628和高富集材料糯玉米N16A625。筛选出籽粒低富集材料17CL66、17CL131＿1、N16A628、N17D293、N17D300和17CL76六个糯玉米自交系,均符合国家食品卫生标准（0.1mg/kg,GB 2762-2018）,其中N16A628在苗期地上部分Cd低积累中筛选到,说明N16A628表现出稳定的Cd低积累特性;筛选出籽粒高富集材料有17CL138、17CL123＿2、17CL13和17CL204四个品种,其中17CL138为甜玉米,17CL123＿2、17CL13和17CL204为糯玉米。3.本试验使用Maize56K SNP Array对材料基因型进行分析,最终获得25715个高质量的SNP标记。通过构建进化树将关联群体中的183份材料划分为三个亚群,其中105份糯玉米和6份甜玉米为一个亚群,42份甜玉米和一份糯玉米（17CL14）为一个亚群,另外29份甜玉米为一个亚群。通过PCA分析也将群体分为三个亚群,采用admixture对甜糯玉米群体进行结构分析,同时结合进化树分析和PCA分析,选择K=3将群体分为3个亚群最接近真实情况。对群体结构的亲缘关系进行分析发现,亲缘关系值小于0.05的占74%,在0-0.3的占95.9%,0.3-0.5的占2.25%,大于0.5的占1.84%,表明组成鲜食玉米自交系关联群体的亲缘关系较远。4.通过对不同环境下鲜食玉米自交系群体苗期地上部、成熟期穗位叶和籽粒中Cd含量进行全基因组关联分析,在显著水平-log P≥4.41（p＜1/25715,α=1）,筛选到与苗期地上部分Cd含量相关的SNP位点39个,其中盆栽试验下筛选到31个,大田试验筛选到8个,且主要都集中在2号染色体上。同时在盆栽和大田环境共同筛选到两个位于2号染色体上显著SNP位点,分别为AX-86282590和AX-86262369。筛选到与成熟期穗位叶Cd含量相关的SNP位点20个,其中盆栽试验下筛选到11个,大田环境下9个,盆栽和田间试验筛选到一个共同的SNP位点AX-86282590,该标记位于2号染色体163,041,471 bp位置。对大田籽粒Cd含量进行全基因组关联分析,共筛选到15个显著的SNP位点,均位于2号染色体上,其中大田轻度Cd污染环境下筛选到8个显著的SNP位点,重度Cd污染环境下筛选到7个。试验结果表明,控制苗期地上部、成熟期穗位叶和籽粒Cd含量相关显著SNP位点主要集中在2号染色体上,且成簇分布,因此玉米不同生育期不同组织中的Cd积累含量主要是由2号染色体基因控制。同时发现一个不同环境不同Cd处理浓度下2号染色体上共同的SNP位点AX-86282590控制着上述三种性状的Cd积累。5.根据显著SNP对应的物理位置与Maize GDB和NCBI基因数据库进行比对,筛选到27个已知功能的蛋白编码基因和4个未知功能的基因。苗期地上部分、成熟期穗位叶和籽粒在不同Cd处理环境下均定位到与Cd吸收和转运相关的候选基因HMA2和HMA3,编码Zn、Cd转运蛋白,属于HMA蛋白家族,因此HMA2和HMA3基因在玉米不同生育期不同组织中对调控Cd的积累发挥着重要的作用。