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本文选取广泛的沉水植物菹草(Potamogeton crispus L.)野外植株及无菌苗为研究对象。研究了常见重金属Ni2+胁迫下,菹草无菌苗抗氧化系统、脯氨酸代谢,以及Ni2+在野外菹草叶片中的亚细胞分布和对矿质元素吸收的影响。并研究了适量的稀土Y3+对Ni2+胁迫下菹草无菌苗的活性氧水平及多胺代谢的影响。具体研究结果如下：(1)研究了不同浓度(0、0.05、0.10、0.15、0.20mmol/L) Ni2+胁迫对菹草抗氧化系统、脯氨酸代谢途径的影响。随着Ni2+浓度的升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及还原型谷胱甘肽(GSH)、非蛋白巯基(NP-SH)含量均表现为先升后降趋势；抗坏血酸(AsA)含量变化不明显；植物络合素(PCs)则表现为上升趋势；腑氨酸代谢关键酶在Ni2+胁迫下表现为：鸟氨酸转氨酶(OAT)活性在0.05-0.10mmol/LNi2+胁迫下高于对照组；吡咯啉-5.羧酸合成酶(P5CS)活性在Ni2+大于0.10mmol/L时,显著增加；脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性无显著变化；脯氨酸(Pro)含量则均显著高于对照组。以上结果表明,Ni2+胁迫提高了活性氧的水平,加重了膜脂过氧化的程度,干扰了抗氧化系统的内在平衡；此外,低浓度Ni2+胁迫下菹草脯氨酸积量主要依赖于鸟氨酸途径,而高浓度下则主要依靠谷氨酸途径。(2)研究了不同浓度Ni2+胁迫对野外菹草叶片叶绿素及可溶性蛋白含量、抗氧化系统的影响,以及Ni2+在菹草叶片中的亚细胞分布和对矿质元素吸收的影响。结果表明：叶绿素含量和叶绿素a/b值均随着胁迫浓度的增加呈逐渐降低的趋势。总抗氧化能力(T-AOC)表现为先升后降的趋势,并在0.15mmol/LNi2+胁迫下达到峰值；SOD活性除了0.05mmol/LNi2+处理组外,均显著低于对照组;POD、CAT活性均呈现先升后降的趋势,其峰值分别出现在0.15mmol/L、0.05mmol/L Ni2+浓度下；而可溶性蛋白含量随着Ni2+浓度的升高呈显著下降的趋势。Ni2+在菹草叶片中的亚细胞分布显示：对照组Ni2+主要分布于可溶性成分中,而随着Ni2+处理浓度的升高各亚细胞组分中含量均呈上升趋势,且分配比例不同于对照组,表现为：细胞壁>可溶性成分>细胞器。Ni2+对各亚细胞组分中不同种类矿质元素吸收的影响均不同,其中Ca、P、K、Mg等元素的吸收均被显著抑制；Fe、Mn的含量则随着Ni2+浓度的上升,表现为先升后降的趋势；而在不同浓度Ni2+胁迫下,Cu、Zn和B在不同细胞组分中,则表现为不同的趋势。以上结果表明,Ni2+胁迫降低了菹草叶片中叶绿素含量和可溶性蛋白含量,影响了各亚细胞组分中矿质元素的吸收,打乱了菹草叶片体内离子平衡,SOD、POD和CAT能在一定范围内缓解Ni2+胁迫,但不足以抵抗高浓度Ni2+对菹草的毒害作用。(3)研究了2.5μmol/L Y3+对于不同浓度(0、0.05、0.10、0.15、0.20mmol/L)Ni2+胁迫下菹草无菌苗的活性氧水平及多胺代谢的影响。研究发现：Ni2+胁迫下02-产生速率、H202和MDA含量均高于对照组；与单一Ni2+胁迫相比,添加2.5μmol/L Y3+可在一定程度上降低O2·-产生生速率以及H202在菹草无菌苗体内的积累,而MDA含量的变化不显著。Ni2+胁迫下,总亚精胺(Spd)含量呈下降趋势,总精胺(Spm)含量呈先升后降趋势,其中鸟氨酸脱羧酶(ODC)、多胺氧化酶(PAO)和二胺氧化酶(DAO)的活性均表现为先升后降的趋势；而添加2.5μmol/L Y3+后,低浓度Ni2+(0.05mmol/L-0.10mmol/L)胁迫组总Put含量被显著提高,而高浓度Ni2+胁迫下总Put含量却低于单一处理组；此外,2.5μmol/L Y3+可显著提高结合态多胺(PAs)及束缚态Spd、 Spm含量,而降低束缚态Put含量,抑制了PAO和DAO的活性。以上结果表明：Ni2+胁迫提高了菹草活性氧的水平,加重了膜脂过氧化的程度；而2.5μmol/LY3+可通过调节多胺代谢酶(ADC、ODC、PAO和DAO)的活性,部分恢复多胺代谢的平衡,可在一定范围内缓解Ni2+对菹草无菌苗的毒害作用。