摘要本研究旨在阐明超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)在水稻(Oryza sativa L.)根系内皮层分化过程中的作用,及其对镉(cadmium,Cd)吸收与积累的影响和调控机制.以Cd低积累粳型水稻日本晴为研究材料,采用水培试验,设置空白处理(CK)、10 μmol/L Cd处理、50 μmol/L超氧化物歧化酶抑制剂DDC(2',3'-dideoxycytidine)处理及其复合处理(10 μmol/L Cd+50 μmol/L DDC),通过转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)筛选Cd胁迫下DDC处理所引发的差异表达基因(differenti-ally expressed genes,DEGs)及其富集通路;采用电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)与激光共聚焦显微镜分别测定组织Cd含量与表征根系内皮层分化特征,结合短距离运输实验评估其屏障功能;采用RT-qPCR技术检测内皮层分化关键基因OsPAL、OsCASP1、OsCYP450和OsKCS20的表达水平,从而揭示SOD在Cd胁迫下调控内皮层分化的机制.本研究发现SOD是水稻应答Cd胁迫的关键因子,其活性与组织Cd积累呈负相关.机制研究表明,SOD通过促进内皮层和外皮层中木质素与凯氏带-栓质层的形成,进而增强根系屏障功能.在镉胁迫下,外源添加DDC后使得凯氏带/软木脂发育起始点到根尖的距离占整根根长的比例显著增加,并显著下调内皮层分化相关基因OsPAL、OsCASP1、OsCYP450和Os-KCS20的表达,转录组分析进一步证实,DEGs主要富集于二萜和苯丙烷生物合成途径.本研究揭示了SOD缓解水稻Cd胁迫的生理机制,SOD通过调控根系木质素/凯氏带-栓质层的沉积,增强内皮层屏障功能,从而降低Cd的积累,这可为作物Cd低积累机制的研究提供新视角.