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锰矿开采与加工过程中会产生大量含锰及其他金属的废水,若排入环境,会对水生生物及人体健康造成巨大威胁。植物修复是一种治理重金属污染经济有效的手段,因具有绿色环保、对环境友好等优点而备受青睐。本研究以在锰矿区发现的一种爵床科水生植物Hygrophila polysperma(Roxb.)T.Anderson为研究对象,研究其在不同生长条件下对锰胁迫的生长生理响应、对锰的耐受能力和富集作用以及锰在植物体内的赋存形态和亚细胞分布,并探究该植物残体腐解对水体水质的影响,对该水生植物在植物修复工程中的应用潜力进行初步评估,以期为锰超富集水生植物提供一种新的种质资源。研究结果表明:(1)H.polsperma在200 mg/L锰胁迫下仍有很好的耐受性,高于200 mg/L时植物生长受到抑制。200 mg/L Mn胁迫生长条件下,植物表现出一定的抗性机能,但总叶绿素含量(2.45 mg/g)与对照组(2.60 mg/g)相比差异不大,而膜脂过氧化作用产物丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量(69.88 nmol/g)与对照组(57.40nmol/g)差异也不显著。(2)H.polysperma既可沉水生长,也可挺水生长,不同的生长方式对锰的耐受性有一定的差异。沉水生长的植株耐锰性能稍强于挺水生长的植株,例如,在200 mg/L Mn胁迫条件下,沉水培养的H.polysperma 只有少数叶片出现轻微卷曲,而挺水培养的植株叶片则出现失绿现象。(3)水培条件下,H.polysperma 对锰有很强的累积作用,且沉水培养和挺水培养同样表现出对锰累积能力的差异。在60 mg/L锰胁迫条件下,沉水培养时该植株根、茎和叶中锰含量分别达:78254.12、22596.76和23887.77 mg/kg,挺水培养时根、茎、叶的锰含量分别为60862.37、18128.73和19331.20 mg/kg。该植株对培养液中锰的去除效果明显,在5 mg/L锰胁迫时,经14 d水培后,培养液中未检出Mn,但初始浓度为60 mg/L时,对锰的去除率为40%左右。实际应用中可考虑将该植物用于较低锰浓度的水体修复。(4)受锰胁迫时,在H.polysperma 根组织中锰的提取形态主要为去离子水提取态(33%～60%),表明在植物根组织,锰以水溶性有机酸盐形态为主,迁移活性强、对根的毒害作用也较大;而在茎叶组织中,锰的醋酸提取态、氯化钠提取态和去离子水提取态占比较大,显示在茎叶中,锰多以毒性和迁移活性较小的磷酸盐和果胶酸盐形式存在。(5)Mn在H.polysperma各组织中的亚细胞含量主要分布在细胞壁中,高达50%～86%;其次为细胞可溶组分中,占12%～45%;而在细胞器组分中的分布则较少,仅占1%～11%,表明H.polysperma 能通过沉淀、区隔化等作用将Mn固定在细胞壁和细胞液中,从而降低Mn对植物的毒性。(6)H.polysperma的腐解是一个动态的过程,腐解前期植株分解速率较高,而腐解后期分解速率逐渐减慢。随着腐解的进行,水体水质恶化,锰也随植物的分解而被释放,在腐解溶液中最高达6.72 mg/L。水生植物H.polysperma 对锰具有超富集能力和很好的耐受性,如果能够合理控制其收割时间,在锰污染水体的植物修复中有极大的应用潜力。