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土壤重金属污染已经成为全球迫切需要解决的环境问题,包括植物修复在内的治理土壤重金属污染方法也引起了环境工作者和政府部门的极大关注和重视。研究探索交互条件下植物的超积累特性及生理响应是实现土壤重金属污染植物修复的重要基础。为此,本文以锰超积累植物美洲商陆为材料,研究了铁锰交互对美洲商陆根系吸收以及体内积累锰的影响,并从光合荧光系统、抗氧化酶系统等方面探讨了美洲商陆在铁锰交互下的生理响应机制。主要研究结果如下：1.采用溶液培养方法研究了根系吸收锰的动力学特征及其受Fe2+的影响,探讨美洲商陆根系对锰的吸收转运系统是否受到铁离子的影响。结果表明锰在美洲商陆根系积累过程分为开始的快速吸收(12h)和随后的缓慢吸收(>12h)两个阶段,添加200μmol/L铁后明显使根系锰吸收量减少,平衡时间缩短；锰吸收的浓度动力学又可分为饱和部分和直线部分,其中饱和部分用米氏方程拟合发现,铁对锰吸收的Vmax的影响较大,对锰吸收的Km值影响较小,说明铁对锰吸收速率的影响主要在于影响了细胞膜上锰离子载体的数量而非影响载体吸收位点与锰离子之间的亲和性；同时利用Fe2+对Mn2+的细胞壁竞争吸附实验,进一步说明细胞膜是铁影响根系吸收锰的主要部位,细胞壁在这过程中可能起到一定的作用,但并非主要作用。2.美洲商陆在铁(50,100,200μmol/L)和锰(5,500,5000μmol/L)交互处理28d后,随着铁浓度的升高,根、茎、叶中锰的含量降低,尤以根部含量下降明显,高浓度的锰也减少了植株内铁含量,叶片锰含量减少幅度较大；亚细胞水平研究表明,根、茎、叶细胞内的锰主要分布在可溶性组分,铁降低锰在各组分的含量,对锰在茎和叶各组分比例影响不大,却促进锰在根部细胞壁的积累,在铁浓度为200μmol/L处理时,锰在根系细胞壁的分配比例超过可溶性组分；美洲商陆随着铁处理浓度的升高,地上部锰含量有所降低,但其生物量上升,导致美洲商陆对锰的积累量升高,在一定的铁锰浓度处理下(Fe2+ 200μmol/L Mn2+ 5000μmol/L)植株锰积累量接近高锰浓度(Fe2+ 50μmol/L Mn2+ 5000μmol/L)处理的水平。3.铁锰交互条件下美洲商陆叶片叶绿素a和总叶绿素含量随铁处理浓度的升高而升高,受锰浓度的影响较为复杂：在铁浓度为50μmol/L水平上随着锰浓度的升高而升高,在铁浓度为200μmol/L水平上随着锰浓度的升高而降低,而当铁浓度为100μmol/L时,在处理14d后随着锰浓度的升高而升高,28 d后呈下降趋势；净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)在两个处理时期随着锰浓度的升高而升高,这些气体交换参数在添加铁后有一定程度的提高,并在较高铁锰浓度下(Fe2+ 200μmol/L Mn2+ 5000μmol/L)达到最大值；叶片荧光参数在铁锰交互条件下并不呈现单一的下降或上升趋势,但在一定浓度的铁锰(Fe2+ 200μmol/L Mn2+5μmol/L)交互条件下初始荧光(F0)达到最大值,最大荧光(Fm)和最大量子产量(Fv/Fm)达到最小值,在铁锰浓度分别为100、500μmol/L条件下FO有最小值,Fm和Fv/Fm有最大值；叶片可溶性糖含量在24 d处理后相对于14d有所升高,并当铁锰浓度分别为100、500μmol/L条件下达到最大值。4.美洲商陆在处理14d后,叶片脯氨酸(Pro)和丙二醛(MAD)含量在同一铁浓度下随着锰浓度的升高略有升高,在处理28 d后Pro含量有所下降,MAD含量随着锰处理浓度的升高大幅度增加,添加铁后有所缓解；超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性在处理14d后随锰处理浓度增加逐步上升,SOD活性在铁浓度为50μmol/L水平上随锰处理浓度增加出现较显著的提高,而POD活性在铁浓度为200μmol/L水平升高幅度较大,在处理28d后,二者活性都有所下降,但随铁浓度的升高仍有所上升,过氧化氢酶(CAT)活性在处理28 d后相对于14d有所升高,但各处理在两个时期受铁锰处理浓度影响不大。