中文摘要：

植物重金属毒害作用的机理研究方兴未艾，目前已成为全球植物营养学研究又一个新的热点和生长点。本项目以玉米为试材，通过研究不同供镉浓度和时间下（1）植物的氧化代谢，包括氧自由基含量、活性氧清除系统超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶（GR）活性及抗坏血酸和谷胱甘肽含量的变化，以及SOD、CAT、APX、DHAR和GR酶的基因表达，和（2）细胞钙信使变化，包括Ca2+、CaM含量和细胞膜系统Ca2+-ATP酶活性的变化及细胞膜系统Ca2+-ATP酶基因的表达，深入揭示植物镉毒害的生理与分子机制。该研究理论上提出了"植物毒理学"概念；鉴于Cd2+对生物大分子N-或S-键具有强攻击力，对氧化代谢与钙信使的影响具有生物学上的普遍意义，该研究也有助于推动对动物和人镉毒理研究的深入和认识的深化，科学意义重大。

结论摘要：

植物重金属毒害机理已引起全球关注。本项目以玉米为试材，研究了镉胁迫下植物氧化代谢与钙信使的变化及分子机理，主要发现如下（1）随着镉胁迫程度增加，玉米活性氧大量产生，诱导活性氧清除酶系统活性升高。叶片中清除活性氧的主要酶有SOD和CAT；根系清除活性氧主要酶有GR和APX。（2）随着供镉浓度增加CAT基因表达逐渐增强，三个编码CAT同功酶基因的表达变化一致；SOD基因在Cd胁迫下表达很强，与SOD活性变化趋势一致；叶片APX 基因表达受低镉胁迫诱导，但高镉抑制APX 基因的表达；镉胁迫下GR基因表达量过低，DHAR基因的表达不受镉胁迫诱导。（3）玉米叶和根中的CaM含量镉处理后均逐步增加，高镉处理（100μM）168小时后CaM含量反而下降；加镉后质膜、液泡膜、内质网膜和线粒体膜Ca2+- ATPase活性开始迅速升高， 24或48小时后下降，最后低于对照。（4）随着处理时间的延长，CaM 基因表达增强,但高镉处理（100μM）CaM基因表达量下降，这与CaM含量变化趋势一致； Ca2+-ATPase 基因表达量随镉处理时间表现先增加再降低的趋势，与Ca2+-ATP酶变化趋势一致。