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随着现代工业的快速发展,镉污染已成为世界性环境问题。镉毒性大、易积累、难降解,对植物生长有严重的危害。大豆作为主要的粮食作物,镉污染会严重影响其生长和产量。研究大豆对镉胁迫响应机制对培育耐镉大豆品种具有重要意义。本文以大豆为材料,采用营养液水培法,以不同浓度(0.5 mg/L、5 mg/L、15 mg/L)CdCl2处理大豆幼苗,研究镉胁迫对大豆生长、生理生化和基因组DNA甲基化的影响,探讨DNA甲基化与大豆响应镉胁迫之间的关系。实验结果如下:1.镉胁迫会引起大豆产生毒害病症,随着胁迫时间的延长毒害效应从基部向上蔓延,且处理浓度越高毒害越严重,主要表现为大豆叶片变黄、畸形;茎秆、叶脉和叶片呈现红褐色毒害症状,植株矮小、茎秆纤细,甚至枯萎死亡。低浓度(0.5mg/L)CdCl2对大豆株高、根长、地下鲜重、地下干重影响较小,中浓度(5 mg/L)和高浓度(15 mg/L)CdCl2对大豆生长抑制作用显著。2.镉胁迫导致大豆体内超氧阴离子含量、过氧化氢含量、丙二醛含量的积累,0.5 mg/L CdCl2对大豆造成氧化伤害较轻,5 mg/L和15 mg/L浓度CdCl2对大豆植株造成的氧化损伤加重,大豆通过提高4种抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶)活性抵御镉胁迫产生的活性氧自由基对机体的损伤。镉胁迫导致大豆体内叶绿素含量发生变化,0.5 mg/L镉胁迫对叶绿素含量影响较小,5 mg/L和15 mg/L镉胁迫导致叶绿素含量显著下降。3.利用42对引物对大豆基因组DNA甲基化进行MSAP分析,结果表明镉胁迫导致大豆基因组DNA甲基化水平和模式发生改变,表现为大豆基因组DNA甲基化整体水平和甲基化多态性升高,且均与处理浓度呈正相关。对照(CK)、S1(0.5 mg/L CdCl2)、S2(5 mg/L CdCl2)、S3(15 mg/L CdCl2)处理的总甲基化比率分别为27.92%、29.78%、33.2%、35.79%,大豆基因组DNA甲基化多态性比率分别为14.46%、16.57%、18.15%。镉胁迫后甲基化模式变化主要以甲基化为主。4.对30条甲基化差异片段序列同源性比对的结果表明,2条差异片段未找到同源序列,28条差异片段表现出与大豆基因组的高度同源性,其中15条与功能蛋白同源,9条是未知功能蛋白,4条未找到同源蛋白。这些功能蛋白广泛参与植物响应逆境胁迫的过程。