环境胁迫会对植物的生长发育和产量产生不利影响,同时也是制约全球作物生产力的主要影响因素,因此,发展耐环境胁迫的农作物是一种提高作物质量和产量的重要手段,而种子作为决定作物好坏的一个重要因素,发展快速、准确和无损的方法筛选耐镉性强的水稻种子则是目前解决农田重金属污染问题的有效方法之一,探讨耐镉水稻的作用机理及筛选耐镉、高产的水稻品种对于人类身体健康以及粮食经济发展具有重大的意义。本文以随机选取的在南方及在津大面积种植品种和自交系共30份水稻种子为材料,首先通过传统检测方法,利用聚类分析等方法筛选出耐镉程度最为相近的品种,其次借助气相色谱质谱联用仪（GC-MS）、近/中红外光谱仪,通过检测不同品种水稻小分子代谢物及光谱曲线,借主成分分析、偏最小二乘判别分析、系统聚类分析及二维相关谱等化学计量学方法对所得数据进行整理分析,并查找不同耐镉性水稻的代谢物及光谱差异,得出以下结论:1、根据聚类分析结果并结合水稻根部、地上部耐镉指数及转运系数的变异系数得出结论:将较不耐镉品种及中度耐镉品种归为一类后,可将30份水稻品种分为两类,分别为普通水稻品种14种津原E28、津川1号天津农学院自交品系4、津原89、C418恢复系、天津农学院自交品系5、津原U99、津原香98、天津农学院自交品系1、津原45、天津农学院自交品系3、津原黑1号、C34恢复系和金稻777,以及耐镉品种16种铁秆乌、台山糯、陆财号、南雄、柳叶粘、矮脚早、香稻、竹珍B、青四矮16B、旱麻稻、粳7623、柳沙1号、梅花糯、天农粳518、C2106恢复系和天津农学院自交品系2。2、对镉胁迫后的30份水稻材料的耐镉性进行分类,将水稻分为普通水稻品种与耐镉水稻品种。气相色谱质谱联用技术对小分子代谢物进行定性与定量分析结果表明,普通水稻品种与耐镉水稻品种在代谢物的种类和含量上具有显著差异,主要体现在有机酸类代谢物。3、对两类水稻种子进行无监督分析的主成分分析（PCA）并不能很好的将两类品种分开,而采取有监督的偏最小二乘判别分析（PLS-DA）可将两类水稻种子明显的区分开。根据对两类水稻种子代谢物进行VIP值（投影变量权重值）、T检验（t-test）及聚类热图分析（HCA）验证可将两类种子有效的区分,主要筛选出4种可以区分两类水稻种子的代谢物,分别为三种有机酸（丙二酸、扁桃酸、9,12-亚油酸）和一种醇（D-甘露醇）,其中D-甘露醇差异最明显。3、通过对水稻品种的一维光谱图分析得知,30份水稻的出峰时间基本一致,且出峰波长为1012 cm-1、1744 cm-1、2320 cm-1、2848 cm-1、2912cm-1、4732 cm-1、5168 cm-1、5676 cm-1、6796 cm-1和8304 cm-1,该波段吸收峰代表的基团是构成蛋白质和淀粉类物质的主要基团,而镉在植物体内主要以与淀粉或蛋白质形成络合物来产生毒害作用,此为利用红外光谱对水稻耐镉性进行判别的可行性基础。5、利用The Unscrambler 10.5对30份水稻种子的近/中红外光谱进行主成分分析（PCA）,近红外光谱中PC1与PC2因子累积达99%,中红外光谱中PC1、PC2与PC3因子累积达99%,因此可采取主成分分析的方法对水稻种子的光谱进行分类判别。对30份水稻种子进行一维主成分分析得出,近/中红外光谱数据能将两类水稻种子部分区分,其中近红外光谱PC1能将两类水稻种子大致区分,中红外光谱的PC2能将两类水稻种子大致区分,但对于个别样品仍需进一步判定。而利用2Dshige绘制难区分样品的二维相关同步谱、二维相关异步谱及自相光谱,利用二维的方法对水稻种子进行精确判别,可以得出在两类水稻样品的二维同步谱中对角线上自相关峰较少,在二维异步谱中表征信息较多即样品间差异较大,因此一维、二维结合的分析手段可较好的区分耐镉性状不同的水稻样品。