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利用植物修复镉(Cd)污染的环境是当今环境学和生物学研究的热点之一。目前用于植物修复的备选植物的筛选主要集中在一些超富集植物上。超富集植物虽具有较强的Cd富集能力,但是其存在生物量小,生长地域与环境受限、品种资源较少等不利因素,限制了这项绿色生物技术的应用。本课题拟利用木本植物杨树作为植物修复的备选植物,在实验中模拟Cd胁迫环境,研究杨树抗Cd的生理机制以及在体内Cd富集的分布规律,探讨不同杨树品种间的抗性及修复潜力的差异。为利用杨树进行植物修复提供一些理论准备。本研究以中国林科院提供的4品种杨树无性系插条为材料(中林46、廊坊4号、小叶杨和青杨),使用营养液附加不同浓度Cd进行处理,研究了Cd对杨树无性系植株生长、叶片光合作用及气体交换情况和叶片抗氧化酶系统及可溶性蛋白含量的影响,分析了Cd在4品种杨树体内分布和积累的特点并研究了Cd对杨树根和叶片中镁(Mg)、锰(Mn)和铁(Fe)吸收和代谢的影响,并对杨树Cd积累和毒害的生理机制进行了深入讨论。取得了如下主要结果:1.杨树对镉(Cd)胁迫具有较强的忍耐力,低浓度Cd对杨树生长基本无影响,而高浓度Cd则对杨树生长产生毒害作用,且随着胁迫浓度的提高和处理时间的延长而毒害程度加大。2.Cd在杨树体内的不同器官中均有富集;Cd主要在根系积累,向地上部分运输较少;树皮中Cd的积累量显著高于木质部;幼叶中Cd含量高于老叶。3.Cd胁迫会抑制根系对Mg和Mn的吸收,却促进Fe的吸收;同时也抑制了叶片对Mg、Mn、Fe的代谢和利用。4.Cd胁迫还对杨树光合作用产生影响,低浓度Cd对杨树光合速率无影响,中高浓度Cd对杨树净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等具有抑制作用,而且随着处理时间的延长和Cd胁迫浓度的提高而逐渐加大。5.4品种杨树无性系在受Cd胁迫后,叶片POD、SOD、CAT的活性相比对照组有不同程度变化,在低Cd毒害水平,活性升高;在高毒害水平,活性则会下降。叶片中可溶性蛋白含量随Cd浓度的升高而下降。6.中林46和廊坊4号表现相对于其它两品种更强的抵御Cd毒害的能力。而青杨是对Cd较敏感的品种。7.青杨和小叶杨在低Cd浓度时,具有较高的修复能力,而在中高Cd污染环境中,选用抗性更强、富集能力更高的廊坊4号进行植物修复时,则更能收到良好效果。因此我们初步认为杨树是较好的植物修复候选植物。