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镉是生物毒性最强的重金属，为非必需元素，不参与生物有机体的结构和代谢活动，不能被土壤微生物降解，其污染为不可逆的累积过程。镉的生物迁移性很强，极易被植物吸收并累积，通过食物链进入人体影响健康。大豆(Glycine max(L.)Merr.)富含蛋白质和脂肪，是重要的粮油作物，但大豆比其它作物更容易吸收和积累镉，因此存在严重的食品安全问题。大豆对镉毒害和积累都有明显的基因型差异，因此，通过选育耐镉且低积累的大豆品种是解决镉污染土壤大豆生产的有效途径之一。 本研究以四个大豆品种，桂春8号、华夏3号、巴西10号和中黄24为材料，采用0.50 mmol·L-1钙溶液培养，镉处理浓度为0.00，2.00，4.00，5.00，6.00，8.00，10.00，16.00μmol·L-1；1/2Hoagland营养液培养，镉处理浓度为0.00，2.50，5.00，10.00 mg·L-1；土壤盆栽，镉浓度为0.00，0.25，5.00，10.00和20.00 mg·kg-1，对大豆的耐镉性及积累特性进行了筛选评价。研究了镉对大豆生长、镉及氮磷钾的吸收及累积、叶绿素含量、光合作用、SOD、POD、MDA和Pro的影响，以明确大豆抗镉性指标及大豆耐镉的部分生理机理。此外，利用中黄24×华夏3号的重组自交系的169个F6:7株系，以简单钙溶液培养4.00μmol·L-1镉胁迫下的相对根伸长，1/2Hoagland营养液培养2.50mg·L-1镉胁迫下的相对地上部干重和根干重3个性状为耐镉性指标，对大豆的耐镉性进行QTL定位。获得的主要结果如下： 1、大豆对镉的反应存在明显的基因型差异。简单钙溶液培养镉浓度为4.00μmol·L-1时，各品种相对根伸长下降幅度差别最大，桂春8号、华夏3号、巴西10号、中黄24分别下降30.5％、32.6％、43.8％、58.1％。1/2Hoagland营养液培养镉浓度为2.50mg·L-1时，各品种相对地上部和根干重下降幅度差别最大，桂春8号、华夏3号、巴西10号、中黄24的相对根干重分别下降19.6％、23.4％、38.6％、51.8％。二种方法筛选结果一致，表明华夏3号和桂春8号对镉有较强的耐性，中黄24对镉较敏感，巴西10号的耐镉性中等。因此，采用简单钙溶液培养，以相对根伸长为指标，是一个成本低、省时、快速的筛选大豆耐镉性的方法。 2、盆栽条件下，各品种生物量都随镉浓度增大而下降，中黄24的镉毒害症状最明显。在花期低镉浓度下，巴西10号的生物量低于对照，其余三个品种高于对照。在成熟期低镉浓度下，各品种的地上部干重和籽粒重高于对照，根干重低于对照。华夏3号和桂春8号的花期生物量及成熟期根干重在镉浓度为5.00 mg·kg-1时仍高于对照。综合不同镉浓度下的叶部症状、株高、生物量等指标，华夏3号和桂春8号为耐性品种，中黄24为敏感品种，巴西10号为中等耐性品种。分析结果与短期镉胁迫筛选结果一致。低浓度镉刺激大豆生长，高浓度镉抑制生长，且随着镉浓度的增加，抑制程度加剧。花期的地上部鲜重与成熟期的地上部干重呈极显著的正相关，相关系数为0.85，花期的地上部干重与成熟期的地上部干重和籽粒重呈极显著的正相关，相关系数分别为0.92和0.88，因此，花期的地上部鲜重和干重这二个性状是盆栽试验在花期评价不同品种耐性的理想指标。 3、盆栽条件下，分别测定了苗期、花期和结荚期大豆叶绿素含量。苗期，敏感品种中黄24叶绿素含量随镉浓度的增加而降低，其他三个品种没有明显的差异；花期，耐性品种华夏3号在高镉处理下(>5.00 mg·kg-1)叶绿素含量略有增加，中黄24与对照没有明显的区别；结荚期，四个品种的叶绿素含量都随镉浓度的增加而增加，华夏3号和桂春8号的含量高于中黄24，表现出品种的基因型差异。结果表明镉对大豆的净光合速率影响不大，华夏3号和桂春8号在多数镉浓度下高于对照。镉对气孔导度，胞间CO2浓度和蒸腾拉力没有明显的影响。 4、营养液栽培下，中黄24在镉处理前2天，SOD和POD活性显著增强，处理3天时下降，但还高于对照；华夏3号随处理时间的延长而增强。MDA和Pro的含量随时间的延长而增大，中黄24在处理3天后，MDA含量急剧增加，显著高于华夏3号，表现出品种的差异。盆栽条件下，SOD和POD活性，MDA和Pro含量随镉浓度变化不同，但不能很好反应品种的耐镉性差异。 5、盆栽条件下，不同时期，各品种相同器官中累积的镉浓度随外加镉浓度的升高而增大。相同条件下，花期的镉浓度高于成熟期；花期叶中镉浓度最高，成熟期根中最高。土壤中镉浓度为0.25 mg·kg-1时，各品种籽粒中镉浓度均未超标(0.20 mg·kg-1)，但大于5.00 mg·kg-1时，各品种籽粒中镉浓度均超标。不同品种大豆镉累积存在显著差异，中黄24和桂春8号各器官中镉浓度较高，巴西10号中等，华夏3号最低，表明大豆对镉的耐性和镉积累的机制不同，镉的累积与镉耐性并不完全相关。华夏3号是耐镉低积累品种，桂春8号是耐镉高积累品种，巴西10号是耐性和镉积累中等品种，而中黄24是镉敏感且高积累品种。 6、在镉胁迫下，花期各处理华夏3号根、茎、叶总氮含量都显著提高，其他品种叶间氮含量也大幅提高。花期各品种叶中氮浓度高于根和茎，成熟期各品种氮浓度的累积情况为籽粒>根>叶>茎>荚壳，各品种根、茎、叶氮含量随镉浓度增大而下降，敏感品种中黄24更明显，但所有品种籽粒氮含量比对照大幅减少。花期各品种根和茎中磷浓度随镉浓度的增大而呈下降趋势，叶间磷浓度大于根和茎中磷浓度。耐性品种成熟期根中磷浓度随镉浓度的增大而下降，茎、叶、荚壳中磷浓度随镉浓度的增大而升高。各品种根和籽粒中钾浓度随镉浓度增大而下降，茎、叶和荚壳中钾浓度各品种差异较大，但不能很好反映品种间的耐镉性差异。 7、利用筛选得到的271对在亲本间具有多态性的SSR标记分析重组自交系的169个F6:7单株的标记基因型，构建了一张包括29个连锁群的分子遗传图谱，共有202个SSR标记表现为连锁，该图谱覆盖基因组长度为3542.6 cM，标记间平均距离为17.54 cM，每个连锁群上的标记个数在3～18个之间，每个连锁群长度为29.5 cM～292.1cM。与公共图谱相比，所有的SSR标记都被定位于相同的连锁群。利用复合区间作图法，对中黄24×华夏3号的重组自交系的169个F6:7单株进行QTL定位，共检测到影响3个性状的4个QTL，分布于4个连锁群上。其中影响相对根伸长的QTL有2个，分别位于LG2(K)的Satt137～Satt167区间和LG6(A2)的Satt424～Sat_294区间，贡献率分别为33.4％和5.8％。影响相对地上部干重和相对根干重的QTL各有1个，分别位于LG11(G)上的Satt275～Satt394间和LG14(B1)上的Satt197～Sat_123间，贡献率分别为7.5％和5.9％。以上结果表明，大豆的耐镉性主要受一个主效QTL控制，可望通过分子标记对大豆耐镉性进行辅助选择。