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黄瓜（Cucumis sativus L.）,是我国主要的蔬菜作物之一,种植面积最大且产量最高,然而,近年来随着重工业的发展,我国农田和设施土壤中重金属镉污染呈急剧增加之势,对黄瓜产量和品质的影响也日益加剧。研究表明,当土壤为镉中度污染时,普通型黄瓜果实镉含量超标率为25%,而水果型黄瓜果实镉含量超标率则高达71.4%[1]。但目前对于阻控黄瓜果实中镉积累途径及机理的研究甚少。因此,挖掘和探究黄瓜镉吸收与积累相关基因和调控机制,对于黄瓜绿色高效生产具有重要的实践意义。因此本课题利用多组学,生物化学和分子生物学的方法鉴定了黄瓜镉吸收和地上组织转运的主效转运体,为培育黄瓜高抗、低积累品种奠定了重要的基因资源。主要实验结果如下:1、以R1461自交系黄瓜为实验材料,通过RNA-seq筛选出6个响应镉胁迫且潜在参与镉吸收转运的金属转运蛋白。2、通过亚细胞定位实验,证明两个Nramp家族转运蛋白CsNramp1/4定位于细胞质膜。3、通过对未报道的4个转运体进行异源转化酵母和拟南芥的实验,结果表明:在酵母和拟南芥中CsNramp1、CsNramp4;CsZIP1、CsZIP8具有吸收镉的功能,其中CsNramp1/4还参与Fe、Mn这两种微量金属元素的吸收。4、对23个栽培品种中镉离子含量和6个候选基因表达量进行关联分析,结果显示:CsHMA2与CsNramp4的基因表达量分别与黄瓜地上部分和根中镉的含量呈正相关趋势,且从中筛选到13个高积累品种及10个低积累品种。5、选取CsNramp4和CsHMA2表达显著差异的栽培品种津优12号、津美3号、津优49号和R1461自交系进行嫁接实验,实验结果进一步验证了黄瓜生长在被镉污染的土壤坏境下,CsNramp4和CsHMA2的表达与地上部分和根中镉的含量直接相关,暗示了CsNramp4可能参与了镉离子在根部的吸收和积累,而CsHMA2则负责了镉从根部向地上部的运输。