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土壤镉污染已成为严重威胁食品安全的重大问题。苎麻是我国重要的纤维作物,也是非常有前景的重金属镉污染土壤修复植物。本文进一步评价和鉴定苎麻种质镉富集性,开展苎麻镉富集性等性状的分子标记;并筛选出优异的高镉富集能力苎麻种质;揭示苎麻对重金属镉的富集机制。本研究对农田镉污染条件下种植的269份苎麻种质资源的农艺性状、镉含量和镉富集能力等表型性状进行了鉴定评价;利用168对具有良好多态性的EST-SSR引物与269份苎麻种质的农艺性状、镉含量和镉积累量进行了关联分析;在此基础上,通过高通量测序技术挖掘苎麻种质响应镉胁迫的基因,进而研究苎麻种质细胞壁各组分富集重金属镉的能力及机制。主要研究结果如下:1.在镉污染浓度为1.63～9.06 mg·kg-1的土壤中,连续2年的结果表明,269份苎麻种质表型变异较为丰富。苎麻的纤维产量均与株高、茎粗和皮厚呈极显著正相关,生物产量均与株高、茎粗、皮厚和纤维产量均呈显著正相关。二龄苎麻地下部镉含量和镉积累量均显著高于地上部,分别是地上部的1.42倍和1.96倍,70.63%的供试苎麻种质各器官镉含量的分布规律为萝卜根＞繁殖根＞麻壳＞麻叶＞麻骨＞原麻。筛选到镉富集能力强且稳定的苎麻种质资源11份,新栽麻、二龄麻（三季麻平均值）地上部镉积累量平均值分别为41.47、17.84 g·hm-2,富集系数分别为2.86、0.91,转运系数分别为2.89、0.92。2.168对标记的等位基因数分布在2～4之间,平均值为2.38;香农指数（Shannon）的范围为0.3980～1.2677,平均值为0.6988;多态性信息含量（PIC）的范围为0.2076～0.6364,平均值为0.3709。群体结构分析将269份苎麻种质分为4个亚群和1个混合亚群（MP）。利用Tassel 3.0对农艺性状、镉含量和镉积累量进行关联分析,找到与农艺性状、镉含量和镉积累量显著关联的位点52个。其中有40个位点均与新栽麻、二龄麻（三季平均值）表型显著关联:株高（3个）、茎粗（9个）、皮厚（9个）、分株数（7个）、有效株率（1个）、鲜皮出麻率（2个）、生物产量（1个）、地上部镉积累量（1个）、地下部镉积累量（5个）和单蔸镉积累量（2个）。3.不同品种和不同镉浓度胁迫下苎麻富集重金属镉的机制研究结果表明,随着镉浓度的增大,苎麻根、茎、叶细胞壁各组分的镉含量均随之升高。在不同镉浓度下,根细胞壁各组分的镉含量均显著高于茎和叶,在25 mg·kg-1镉浓度下,根细胞壁镉含量是茎的2.73～5.08倍,是叶的4.86～7.55倍;在75 mg·kg-1镉浓度下,根细胞壁镉含量是茎的2.76～4.14倍,是叶的4.56～7.21倍。说明苎麻苗期重金属镉主要富集在根部,其次是茎,最低的是叶。说明根细胞壁是主要富集镉的细胞部位。在相同镉浓度下,苎麻根、茎、叶的半纤维素镉含量均显著高于果胶、纤维素和木质素。在25 mg·kg-1镉浓度下,根的半纤维素镉含量是果胶的1.96～2.70倍,是纤维素和木质素2.07～2.64倍;茎的半纤维素镉含量是果胶的2.77～4.20倍,是纤维素和木质素3.12～4.03倍,叶的半纤维素镉含量是果胶的2.52～3.12倍,是纤维素和木质素2.52～4.23倍。在75 mg·kg-1镉浓度下,根的半纤维素镉含量是果胶的2.23～2.65倍,是纤维素和木质素1.79～2.16倍;茎的半纤维素镉含量是果胶的3.29～3.96倍,是纤维素和木质素2.33～3.88倍,叶的半纤维素镉含量是果胶的2.72～3.68倍,是纤维素和木质素2.10～3.20倍。说明半纤维素是苎麻细胞壁富集重金属镉的主要组分。4.通过高通量测序对Bni-1和Bni-2两个镉富集能力差异大的苎麻种质进行转录组测序,组装后共获得56039条Unigene。镉富集能力低的苎麻种质Bni-1镉处理诱导差异表达基因为3914个,镉富集能力高的苎麻种质Bni-2镉处理诱导差异表达基因达4243个;在Bni-1中特异性表达的上调基因有1692个,下调基因有1615个,在Bni-2中特异性表达的上调基因有1907个,下调基因有1729个。在镉胁迫下,Bni-1和Bni-2共有的上调表达差异基因显著富集的前20条代谢通路中,富集系数和成员最多的分别为氨基酸糖和核苷酸糖代谢、光合生物的固碳作用、半乳糖代谢和磷酸肌醇代谢等代谢通路。共有的下调表达差异基因显著富集的前20条代谢通路中,富集成员和系数最多为的为谷胱甘肽代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、氨基酰-t RNA生物合成和丁酸代谢等代谢途径。在镉胁迫下,Bni-2的特异性上调表达基因显著富集的前20条代谢通路中,富集系数和成员最多的分别为苯丙素生物合成、植物-病原菌互作、酪氨酸代谢、异喹啉生物碱生物合成和角质-琥珀和蜡的生物合成等代谢通路。在镉胁迫下,对Bni-1和Bni-2共有的差异表达基因进行分析,筛选得到34个与重金属镉相关的差异表达基因,分别为1个ABC基因,1个HMA基因,3个WRKY基因,13个ATP酶基因和16个MYB基因。对Bni-2的特异性上调表达基因进行分析,结果发现18个与高镉富集相关的差异表达基因,分别为4个MYB基因、2个WRKY基因、1个HAM基因、8个ATP酶基因和3个ABC基因。