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土壤镉污染这一全球性的环境问题，在中国尤为突出。随着城市化、工业化进程的逐步加快，大量的镉排放到了土壤环境中，直接被植物根系吸收和利用，并且输送到植物的根、茎、叶、籽粒中。通常重金属经过食物链的传递，对人体健康构成了潜在威胁。为确保农产品食用安全以及中低污染水平农田的安全利用，筛选和培育重金属低积累作物品种，被认为是一种有效的重金属污染土壤安全利用方式之一。 大豆是主要的粮食作物，在我国农业生产中具有重要意义。本文旨在通过不同大豆品种对镉积累差异的对比来揭示不同作物品种对重金属富集的主要根际机理，为作物低积累品种在重金属污染农田安全生产中的应用奠定科学基础。盆栽试验结果表明:在污染土壤中，当土壤中镉含量为1.98mg/kg时，供试的35种大豆籽粒对镉的吸收存在显著差异(P＜0.05)，大豆籽粒镉的含量范围为0.23～2.33mg/kg，其平均值为0.81mg/kg。35个大豆品种的富集系数EF均小于1，其中铁丰33号的EF=1.47。35个大豆品种的转运系数TF均小于1。综合聚类分析结果，确定辽豆35号为相对的镉低积累品种(0.23mg/kg)，铁丰33号为相对的镉高积累品种(2.33mg/kg)，辽豆31号为相对的镉中度积累品种(1.02mg/kg)。根据卫生部发布的中华人民共和国国家标准(GB2762-2012)食品安全国家标准食品中污染物限量，对豆类中镉含量的限量值为0.2mg/kg。然而，根据农业部发布的中华人民共和国农业行业标准(NY5310-2005)无公害食品大豆中，对大豆籽粒中镉含量的限量值为0.1mg/kg。在本研究中，当土壤中镉含量为1.98mg/kg时，所有供试大豆品种籽粒中镉含量都已超过国家农业行业标准(NY5310-2005)中的限量值为0.1mg/kg。当土壤中镉含量为0.15mg/kg时，有3个大豆品种籽粒中的镉含量超过了这一农业行业标准。因此，在重金属污染土壤中使用低积累大豆品种时还应慎重。 本研究选取镉高积累品种铁丰33号、镉低积累品种辽豆35号和镉中度积累品种辽豆31号作为研究对象。采用在不同镉浓度梯度胁迫下的盆栽实验的方法，对大豆的发芽率、根伸长、根瘤数、根系中抗氧化酶活性的变化及根系活力等进行了测定，以期为不同大豆品种对镉积累差异的根际机理提供科学依据。3个大豆品种根系生理生化指标的主成分分析结果表明，在第一主成分中，POD、CAT活性是导致不同大豆品种根耐镉能力差异的主导因子。在镉处理浓度为2.42mg/kg时，3个大豆品种根的POD、CAT活性均达到了峰值。而在此浓度时，铁丰33号根的POD、CAT活性又显著大于其他两个大豆品种（P＜0.05）。在提取到的第二主成分中，根系活力是导致不同大豆品种根耐镉能力差异的主导因子。而3个大豆品种的根系活力随着镉处理浓度的增加而呈现逐渐降低的趋势。大豆的发芽抑制率与土壤中的镉含量相关性相对于根伸长抑制率和根瘤形成抑制率与土壤中的镉含量相关性较差，表明根对土壤中的镉的胁迫响应更敏感，更直接。 本文对不同大豆品种在土壤中镉含量为1.98mg/kg条件下，种植后根际土壤和非根际土壤的pH、镉的不同赋存形态进行研究，比较不同大豆品种根际环境的差异性，结果表明不同大豆品种种植后根际土壤pH之间无显著差异(p＜0.05)。根际土壤的pH小于非根际，主要原因是大豆根系分泌的有机酸以及微生物呼吸作用产生的CO2等因素对根际pH产生影响。而在35个大豆品种种植后根际土壤和非根际土壤中，交换态镉占五种镉赋存形态的百分比最大，根际土壤中各种镉的赋存形态比例相对于非根际土壤，交换态镉和碳酸盐结合态镉所占比例有所上升，而铁锰氧化物结合态镉和有机结合态镉所占的比例有所下降。说明在根际土壤中相对于非根际土壤，镉形态从活性较低的形态向活性较高的形态转化。提高了镉的生物有效性，增大了镉对大豆的危害性。 本研究还运用非损伤微测技术，研究Cd2+在大豆根尖细胞中的净流速率和流动方向，进一步揭示不同大豆品种间对镉富集差异的主要根际机理。试验首先针对铁丰33号、辽豆35号和辽豆31号三个对镉积累有显著差异的大豆品种进行测定，结果表明，铁丰33号在距离根尖300μm处的Cd2+吸收速率为-72.17pmol/cm2/s，辽豆35号的Cd2+吸收速率为-11.11pmol/cm2/s，辽豆31号的Cd2+吸收速率为-37.97pmol/cm2/s。表明3个大豆品种根对Cd2+的吸收速率在距离根尖300μm处达到最大且流速相对稳定，可以将距离根尖300μm处作为其它大豆品种根尖对Cd2+吸收的代表性位点。35个大豆品种在镉浓度为10μM/L的Hoagland营养液长时间处理条件下对镉的吸收速率显著高于对照在瞬时镉处理的吸收速率，说明在测试液中大豆根部对Cd2+吸收存在一定的适应过程。试验结果还表明，35个大豆品种根在距离根尖300μm处的Cd2+吸收速率存在显著差异性(p＜0.05)。 本研究从镉污染土壤中筛选得到耐镉根际微生物，接种到大豆根际，探究根际微生物对大豆富集镉的影响。经ITS基因序列的测定与系统发育树的构建，筛选出的3种镉抗性菌株鉴定为卷枝毛霉菌（Mucor circinelloides）、新月弯孢菌（Curvularia lunata）和粉红粘帚霉（Clonostachys rosea）。接菌试验结果表明，在灭菌和未灭菌土壤中接菌后，2个大豆品种的地上部分生物量都显著高于对照(p＜0.05)，体现了抗性菌株良好的促生能力。而在灭菌土壤中两个大豆品种的EF、TF显著高于未灭菌土壤中两个大豆品种的EF、TF(p＜0.05)，表明在没有原土著微生物的竞争的条件下，抗性菌株能够更好的发挥活化土壤重金属镉和促进大豆吸收镉的作用。在灭菌的土壤中，在接种粉红粘帚霉和混菌条件下的EF、TF显著高于对照(p＜0.05)。原因可能是粉红粘帚霉作为大豆内生菌可以促进大豆从土壤中富集镉，并促进镉从大豆根部向地上部分的转移。而接种混菌条件下的实验结果表明，3个菌株在促进大豆富集镉方面所发挥的作用，是协同作用。