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本文研究了凤尾蕨属两种植物井栏边草(Pteris multifida Poir.)和蜈蚣草(Pteris vittata L.)在不同浓度痕量元素砷和铅的环境胁迫下的富集作用。利用生理生化酶系统测定、元素含量ICP-MS法(电感耦合等离子体质普法)、透射电镜结构观察等实验方法,研究比较砷和铅元素在这两种植株内的累积情况,同时探索在重金属胁迫下,井兰边草和蜈蚣草的生长发育和生理变化。研究结果表明:(1)在As-Pb土壤中,井兰边草的生长发育受到一定程度的抑制,但均能存活;蜈蚣草生长正常。2个月后,成熟的羽叶有不同程度的毒害症状出现,且与浓度和时间呈正相关,主要症状特征是:随浓度增大、时间延长,叶面和边缘出现红褐色斑点。3个月后,井兰边草的受毒害部位出现凋亡。对二者羽叶超微结构电镜观察证实:植株的细胞结构出现了不可逆转的破坏,重金属在细胞壁和一些膜上出现沉积。(2)对井兰边草和蜈蚣草在重金属胁迫下的生理生化分析显示,在植物体内存在多种抗氧化机制,包括由SOD和POD组成的抗氧化酶系、可溶性蛋白对重金属的吸附、抗氧化剂GSH(谷胱甘肽)和AsA(抗坏血酸)所组成的AsA-谷胱甘肽-NADPH循环。重金属胁迫导致SOD和POD活性升高、可溶性蛋白含量下降、GSH和AsA含量增加。(3) ICP-MS法元素测定发现,井兰边草和蜈蚣草对Pb均没有强的富集能力,但蜈蚣草的富集量要大于井兰边草,在900+1500mg/kg(As+Pb,下同)的胁迫浓度下,三个月后蜈蚣草的根、叶柄、羽叶分别富集273.71±70.46、182.81±120.48、99.67±6.86mg/kgdrywet的Pb,而同浓度下井兰边草相应部位富集的Pb分别只有77.30±64.48、32.91±4.73、20.10±0.75mg/kg(干重)。井兰边草和蜈蚣草对As都有强富集能力,在300+500mg/kg浓度下,蜈蚣草羽叶中富集的As含量就达1230.08±552.25mg/kg(干重),在处理浓度为900+1500mg/kg时,更是达到3303.98±229.68mg/kg(干重),远大于基质中的900mg/kg;井兰边草富集As的能力明显低于蜈蚣草,在处理浓度为900+1500mg/kg时,其羽叶的As含量才达到1220.8±206.08mg/kg(干重),比蜈蚣草在300+500mg/kg浓度下富集量还少,但已经达到1000mg/kg(干重)的超富集植物标准。(4)重金属As、Pb在井兰边草和蜈蚣草上的富集器官不同。As主要集中分布在井兰边草和蜈蚣草的羽叶里,分布规律为:羽叶〉叶柄〉根,因此As比较容易往井兰边草和蜈蚣草的地上部分迁移;Pb主要累积在植株的根部,表现出根〉叶柄〉羽叶的规律,井兰边草和蜈蚣草在Pb的富集上,属于根部囤积型植物。(5)离子区隔化是植物抵御重金属毒害的有效机制。结果显示:井兰边草和蜈蚣草吸收的Pb主要蓄积在细胞壁上,细胞壁阻止了Pb向细胞内渗透,对细胞的正常代谢起到了一定保护作用,同时细胞壁对As也有沉积作用,在900+1500mg/kg的高浓度下,蜈蚣草的细胞壁沉积的As也有大约30%多,井兰边草则有40%多。而井兰边草和蜈蚣草的胞液则聚积了大部分的As,因浓度不同占40%-60%不等。