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锌既是一种植物必需的营养元素,也是一种对环境有污染的重金属元素。近年来,我国铅锌矿大量开采,土壤水体中锌超过了植物正常生长所需的锌元素水平,造成对植物的毒害和土壤水体的污染。因此,对重金属污染土壤进行修复尤显迫切。传统的修复方法投资多、耗时长,易造成二次污染,并且以往的超富集植物通常植株矮小、生长缓慢、生物量低,用于植物修复并不理想。所以,筛选一些生物量大、抗逆性强、富集能力高的富集植物,具有广阔的应用前景。灰杨(Populus×canescens)是一种生长迅速的多年生木本植物,具有重要的经济和生态价值。在前人的研究中发现灰杨对锌的同族元素镉具有很强的富集作用(王新和贾永锋2007),但对锌的耐受性和富集作用鲜有研究。本研究以灰杨幼苗(Populus×canescens)为材料,采用营养液培养法,研究了缺锌(0μmolL-1ZnSO4)和高锌(2000μmolL-1ZnSO4)胁迫条件下灰杨生理生化、生长发育和形态特征的变化规律,揭示灰杨对锌的富集能力和耐受机理,为锌富集植物的筛选和土壤锌污染修复技术研究提供理论依据。得出以下主要结论:(1)在缺锌与高锌胁迫下,灰杨的净光合速率、蒸腾速率与气孔导度均比对照显著下降,但胞间CO2浓度在低锌与高锌胁迫下略有升高。光合速率的下降是由非气孔因素引起的。(2)缺锌胁迫使灰杨的根、叶、茎、皮鲜重显著降低、茎直径和叶片数显著下降;高锌胁迫使灰杨的茎鲜重、根长、茎长和茎直径均显著下降,生长严重受阻。缺锌胁迫还使灰杨的叶脉间严重失绿、叶片变黄、变小,须根数量明显减少,白色短根几乎消失;高锌胁迫的灰杨叶片失绿、变小,并出现很多灰褐色的坏死斑。根部颜色灰暗、失去活力,无白色短根存留。(3)在高锌条件下,灰杨的根、茎、叶、茎皮中锌含量显著增高,表现为灰杨根系>灰杨叶片>灰杨茎皮>灰杨茎;在缺锌条件下,灰杨的根中的锌含量略有升高,叶片和茎皮中显著升高,而茎中的锌含量却极显著降低。说明灰杨的根、茎皮和叶片对锌具有富集作用而茎只是运输通道,不具有显著的锌富集特征。(4)在缺锌胁迫下,灰杨的根、茎、叶、茎皮的CAT、POD和SOD的活性均显著降低,MDA的含量显著升高;在高锌胁迫下,灰杨的四个器官中CAT、POD、SOD的活性和MDA的含量均显著升高。灰杨在外界锌浓度极高时能及时消除体内产生的超氧阴离子,减轻锌胁迫对植株造成的损伤,在一定程度上起到了耐锌富集的作用。