近年来,随着工农业的迅速发展,农田土壤镉污染日趋严重,严重影响着稻米的产量和质量安全。根系是重金属等土壤污染物进入植物的门户。根系分泌物与根际中某些游离的重金属离子螯合形成稳定的金属螯合物复合体,以降低其活度,从而降低土壤中重金属的移动性,同时根系分泌物可以吸附、包埋重金属污染物使其在根外沉淀下来,这些都是植物重金属耐性机制的体现。目前国内外有关根系分泌物方面的研究大多集中在玉米、小麦、大豆等,有关水稻根系分泌物在缓解镉胁迫方面的研究开展得很少。因此,本文以14份水稻材料和品种为供试对象,通过水培试验研究镉胁迫对不同水稻根系分泌有机酸和氨基酸及根系Cd含量的影响,进一步揭示了不同水稻根系耐Cd的机制,主要研究结果如下：(1)不同Cd处理水平及处理时间延长,各水稻根干重差异明显。当Cd浓度为0.5和1mg/L时,14个水稻根系干重都随Cd浓度的增加有下降趋势,与对照相比根系干重较为一致,差异不明显,根系镉含量差异均达到显著水平；Cd浓度为3mg/L时,各水稻根系干重显著下降,根镉含量达到最大值。相比Ⅱ-32B、G46A、R128、川农优527根干重变化相对比较稳定,根系镉含量相对于其他水稻来说,具有相对较强的低积累Cd能力。(2)各水稻根系分泌的有机酸含量在不同浓度Cd处理下差异明显。根系分泌的有机酸总量表现为Ⅱ-32B、R128、川农优527高于相应其他水稻,各有机酸的分泌量大体上表现为：草酸>苹果酸>柠檬酸>琥珀酸>丙二酸>乙酸,且以草酸和苹果酸为主。Cd浓度为0.5mg/L时,各水稻有机酸分泌量与对照相比均显著上升,且根系Cd积累量也随之增高,根系有机酸分泌量与Cd积累量呈正相关。在Cd处理浓度提高到3mg/L时,影响了水稻材料正常的生长和发育,根系受到破坏,根系有机酸分泌量与Cd积累量呈负相关,伴随根系Cd积累量的升高有机酸分泌量降低,Cd胁迫下水稻根系分泌有机酸活动受到影响,一定量的Cd刺激根系分泌有机酸,超过一定值后,使分泌量减少,呈现低Cd促进高Cd抑制的现象,表明水稻根系分泌有机酸与其耐Cd机制有关。无论是受到Cd浓度变化还是Cd处理时间延长,Ⅱ-32B、G46A、R128、川农优527相比其他水稻都能分泌出较多的有机酸,表现相对稳定。(3)各水稻根系分泌的氨基酸含量在不同浓度Cd处理下差异明显。从各氨基酸变化趋势来看：在任何一个Cd处理浓度下,谷氨酸根系分泌量最高,其次是门冬氨酸、丝氨酸、组氨酸、苏氨酸、甘氨酸、酪氨酸、精氨酸、丙氨酸和缬氨酸,各氨基酸占总分泌量分泌量大体上一致,蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸分泌量很少；从氨基酸分泌总量来看：氨基酸总量和各氨基酸含量随Cd浓度和处理时间的变化趋势基本相同。当Cd浓度为0.5mg/L时,根系分泌的氨基酸总量均高于对照组,在Cd处理浓度提高到3mg/L时,对高浓度Cd胁迫很敏感,根系遭破坏,氨基酸分泌量显著下降,所有水稻分泌物量均显著低于对照组,在高浓度Cd胁迫下水稻根系只能分泌出很少量的氨基酸,而且多种氨基酸未检测出。低浓度的Cd对氨基酸总量分泌有促进作用,高浓度Cd则抑制氨基酸分泌。可见Cd胁迫对根系分泌氨基酸种类的影响不太大,而对各氨基酸分泌量的变化幅度影响较大。相比而言,无论是受到Cd浓度变化还是Cd处理时间延长Ⅱ-32B、G46A、R128、川农优527相比其他水稻都能分泌出较多的氨基酸,表现稳定。
