镉（cadmium,Cd）是一种非必需的重金属元素,是二价离子,对植物及人类都有很高的毒性。土壤Cd²⁺污染全球都很严重,已经成为世界性的污染问题之一。治理Cd²⁺污染土壤势在必行。棉花是世界上种植面积最大的经济作物之一,其适应性强,生物量大,能够作为治理Cd²⁺污染土壤的作物之一。因此,从棉花中挖掘、克隆、验证耐Cd²⁺相关基因具有重要意义。本研究主要通过对棉花各品种萌发率进行种质的耐Cd²⁺筛选,并于芽期和三叶期根据表型验证了其耐Cd²⁺特性;对耐Cd²⁺材料在三叶期进行Cd²⁺胁迫的转录组分析,挖掘耐Cd²⁺相关基因,进行Cd²⁺胁迫下DEGs的GO和KEGG分析,并对耐Cd²⁺基因Gh HMP1进行了克隆与初步的功能分析,为棉花进行耐Cd²⁺分子育种和修复重金属Cd²⁺污染土壤提供一定的基础和参考。主要研究结果有以下几方面:1、对86份棉花材料进行了Cd²⁺胁迫下的萌发率比较分析,并初步鉴定了棉花耐Cd²⁺材料。60m M的Cd²⁺胁迫处理棉花种子5 d,用萌发率作为鉴定指标,将棉花材料耐Cd²⁺性分为四个等级,并对耐Cd²⁺材料和Cd²⁺敏感材料于芽期和三叶期进行了表型的验证。筛选出的棉花耐Cd²⁺材料邯242为进行转录组分析提供了材料。2、对陆地棉邯242(三叶期,4 m M Cd²⁺胁迫处理9 h)进行转录组分析,共得到根中差异表达基因4627个,茎中3203个,叶中3673个。根据基因本体论（GO）和KEGG数据库注释信息,显示Cd²⁺胁迫棉花主要引起了重金属转运基因（ABC、CDF、HMA、IRT、ZIP等）、膜联基因1（annexin1）、热激蛋白基因（HSP genes）、重金属转运解毒超家族基因、蛋白磷酸酶2C家族基因、生长素反应因子等差异基因的表达,差异基因通路主要富集在碳代谢、MAPK、Ca²⁺信号通路和植物激素信号通路上,这些基因及信号通路共同调控着棉花的耐Cd²⁺。随机挑选12个差异基因进行荧光定量验证,结果与测序数据一致,证实了差异表达基因数据的有效性。3、从转录组数据中挖掘出与Cd²⁺胁迫相关的重金属转运解毒超家族蛋白（Heavy metal transport/detoxification superfamily protein,HMP）中的一个基因并克隆成功,命名为Gh HMP1。该基因编码区序列全长402 bp,编码133个氨基酸,分子量约为14.88 k D。该家族含有重金属关联位点（Heavy-metal-associated domain,HMA）的功能结构域。在陆地棉中发现有155个基因含有HMA结构域。通过转基因的方法将该基因导入到拟南芥中,过表达Gh HMP1基因的萌发期根长增长,在同样的Cd²⁺浓度处理下,过表达Gh HMP1基因的萌发率明显提高,VIGS沉默Gh HMP1基因的棉花幼苗对Cd²⁺胁迫的伤害更明显,这些研究结果为进一步研究该基因的作用机制提供了参考。