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环境污染的全球化、持续性发展将带来怎样的长期生态环境效应,关乎地球生物多样性的发展和生态系统的稳定性,日益引起全世界的广泛关注。针对持续污染条件下现有生物如何应对,目前尚缺乏系统性的研究,急需全面展开。本研究以不同重金属污染经历的曼陀罗(持续在高浓度重金属污染环境中的曼陀罗种群MP1、MP2,生长环境中没有重金属污染的种群NMP1、NMP2)为实验材料,在盆栽实验中模拟3种重金属污染处理(Pb1000mg/kg、Cd30mg/kg、Pb1000+Cd30 mg/kg),从数量性状、生物量配置和分子生态特征三个方面分析不同污染经历的曼陀罗在种群结构和及生态特征的影响,以期揭示长期持续污染条件下植物种群的资源配置和遗传结构的变化,得出如下研究结果。(1)曼陀罗种群数量性状的变化随植物种群经历的不同重金属污染背景、人工模拟重金属单一和复合污染而呈现不同的变化特征。从主根长来看,经历了铅镉复合污染的曼陀罗种群MP1、MP2,在人工模拟铅镉复合污染条件下主根长保持较好的生长,且苗期开始表现出较强的生长活力,而在没有污染处理(CK)的条件下MP1、MP2种群表现出一定的生态代价;相应地,没有经历重金属污染的种群NMP1和NMP2分别在铅镉复合和单一污染处理下主根长被抑制。在生命周期末期,种群主根长出现“拉平效应”。从株高来看,不同材料来源的曼陀罗种群在重金属处理下,株高均具有不同程度的下降趋势,表明重金属污染使植物植株出现矮化。从生物量来看,MP2种群的根、茎生物量在重金属处理下均保持相对良好的生长,NMP1、NMP2在铅镉污染条件下受到抑制;叶生物量随不同的材料来源和重金属处理方式,且铅镉复合污染使植株的叶片生长受到抑制。初花期顺序为NMP2、NMP1、MP2、MP1,且四个处理下生命周期延迟百分比大小为:Pb-Cd污染种群>Cd污染种群>Pb污染种群>CK种群。种子质量MP种群高于NMP种群,有利于植物在极端环境中增加后代定殖的可能性。(2)重金属污染下曼陀罗种群在资源配置方面显示了不同的响应。曼陀罗种群MP1、MP2,大部分能量用于营养生长,初花期延后以积累足够的资源保证后代种子的质量;曼陀罗种群NMP1、NMP2在铅镉单一和复合污染下大部分能量用于生殖生长,初花期相对提前,由于获取资源的有限性,种子质量下降。(3)应用ISSR分子标记技术对不同污染经历的曼陀罗种群进行遗传多样性和遗传结构的分析,结果表明:从30条ISSR引物中筛选出5条引物,扩增出65条条带,平均每个引物记录13个位点。4个种群的多态位点比率分布在84.62%-92.31%。其中NMP1种群的多态位点百分率最高,为92.31%,MP1种群的多态位点百分率最低,为84.62%;Nei指数和Shannon指数对曼陀罗种群遗传变异的估算具有很好的一致性,遗传多样性顺序为:NMP1>NMP2>MP2>MP1。利用Nei计算种群的遗传分化,种群内的基因多样性为Hs=0.2535,种群间的基因多样性为Dst =0.0084,基因分化为0.0319,4个种群的总体遗传分化较小,遗传变异存在于种群内。从遗传距离和遗传相似度看,曼陀罗4个种群之间产生了一定程度的遗传变异。经历重金属污染的MP1、MP2种群间的遗传距离为0.0146,且有重金属污染经历的MP2种群和无重金属污染经历的NMP2种群的遗传距离相对较大,为0.0219。讨论认为,相比无污染经历的曼陀罗种群,有污染经历的曼陀罗种群其受重金属污染的负面效应有下降的趋势,具体来说包括:生物量下降的幅度降低,用于繁殖和生殖的资源分配发生变化,偏向于将更多的资源用于营养生长,种群的遗传多样性下降。这些结果说明,污染经历对植物的抗逆适应机制是有影响的,通常是向有利于其适应环境胁迫的方向分化。