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近年来红树林湿地生态系统的污染越来越严重,红树林大面积减少。其中重金属镉、锌污染在我国红树林生态系统中极为常见,且污染形势严峻。秋茄是我国红树林生态系统中常见树种之一,具有较强的重金属耐性,主要分布于我国的东南沿海等地区。探讨秋茄应对镉（Cd）、锌（Zn）胁迫的响应机制,对缓解红树林的重金属毒害,维持红树林生态系统稳定性具有重要意义。酚酸是植物响应生物和非生物胁迫的一类重要次生代谢物质,在提高植物的逆境耐性,抵抗昆虫、病原体侵染等方面发挥重要作用,但迄今为止,有关酚酸如何参与红树植物缓解重金属毒害方面的研究鲜见报道。为此,本研究选择秋茄（Kandelia obovata）为研究对象,通过在沉积物中添加镉、锌及酚酸处理的盆栽试验,研究了秋茄的抗氧化能力、酚酸代谢响应、酚酸代谢与Cd、Zn之间的关系及作用机制。探讨酚酸代谢是否会影响秋茄的Cd、Zn耐性以及酚酸代谢对Cd、Zn胁迫的响应机制。主要研究结果如下:Cd和Zn胁迫会干扰秋茄幼苗叶绿体的复制损害光合系统,诱导植物的氧化应激反应,产生损害植物组织的自由基,造成植物的氧化还原状态不平衡,使秋茄细胞的超微结构受损,发生膜脂过氧化。秋茄幼苗会调动自身的抗氧化防御机制（包括酶系统和物质系统）来清除过量产生的自由基,抵御胁迫造成的氧化损伤。在Cd2.5Zn0和CdOZnl00低浓度镉和锌处理下,超氧化物歧化酶（SOD）活性显著增强有效清除超氧阴离子自由基（O2·-）、羟基自由基（·OH）产生H2O2和H2O,而此时过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性也增强,共同协调而有效地清除上述反应产生的H2O2。在Cd5Zn0、Cd0Zn500、Cd2.5Zn500和Cd5Zn500高浓度镉和锌处理下,抗氧化酶类如SOD、POD的活性受到抑制,秋茄幼苗会合成更多高还原性的酚酸,使根和叶酚酸的铁离子还原能力（FRAP）、羟自由基（DPPH）清除率增强,有效地清除由Haber-Weiss和Fenton等反应产生的羟基自由基、羟自由基、氧自由基等。表明酚酸与抗氧化酶系统协同提高了秋茄的Cd和Zn耐性。同时本研究还发现,100 mg/kg的Zn处理可以有效缓解Cd对秋茄幼苗的毒性。随着Cd和Zn处理浓度的升高,根、茎和叶总酚酸含量分别显著增加了2.72%～40.31%、-1.40%～1.60%、0.32%～125.90%;秋茄根和叶苯丙氨酸解氨酶（PAL）、莽草酸脱氢酶（SKDH）、肉桂醇脱氢酶（CAD）和多酚氧化酶（PPO）的活性也均显著增强,促进了酚酸的合成。秋茄根中酚酸含量与其Cd和Zn的富集系数高度相关,相关系数分别为:Cd为r=-0.52,Zn为r=-0.42。根、茎、叶中Zn的富集系数与叶片中酚酸含量呈负相关,相关系数分别为r=-0.82,r=-0.85和r=-0.81。秋茄根、叶的酚酸含量与叶绿素总量,PAL、SKDH、CAD、PPO活性及Cd、Zn含量高度正相关。表明Cd和Zn处理使秋茄根和叶酚酸合成增加,与酚酸代谢相关酶类的活性增强,有效促进了秋茄的酚酸代谢。酚酸代谢也影响了 Cd和Zn在植物细胞中的转移和积累。在低浓度Cd和Zn处理下,秋茄的根、茎、叶会合成更多的绿原酸（Chl）、丁香酸（Syr）、咖啡酸（Caf）、原儿茶酸（Pro）、阿魏酸（Fer）、没食子酸（Gal）、肉桂酸（Cin）、3,4-二羟基苯甲酸（Hyd）、苯甲酸（Ben）,而根系会分泌更多的Chl、Pro、Fer和Hyd。在高浓度Cd和Zn处理下,秋茄根、茎和叶会合成更多的 Chl、Gal、Caf、Pro、Fer、Cin、Ben、香豆酸（Cou）、Hyd和Syr,而根系会分泌更多的Cou、Gal、Cin和Ben。羟自由基清除试验结果表明,Chl、Gal、Fer、Syr、Pro、Hyd和Caf清除羟基自由基能力比其它几种酚酸强。通过向Cd/Zn处理的沉积物中添加酚酸处理发现,Chl、Gal、Cin、Ben、Pro和Cou 比其它酚酸能更加有效地促进可交换态的Cd、Zn转变成残渣态的Cd、Zn,降低Cd、Zn的生物有效性。从酚酸的代谢途径可知,Cin、Cou、Fer和Caf与木质素的合成有关。本研究还发现,低浓度Cd、Zn胁迫下秋茄根和叶的木质素含量显著增加,超氧阴离子和过氧化氢含量也均升高;但在高浓度Cd、Zn胁迫下秋茄根和叶的木质素含量、超氧阴离子和过氧化氢含量均显著降低。由此表明在低浓度Cd和Zn胁迫下,秋茄合成的酚酸主要参与木质素的合成使细胞壁增厚和通过清除自由基来提高秋茄对Cd和Zn的耐受性;而高浓度Cd和Zn胁迫下,秋茄合成的酚酸主要通过与Cd和Zn螯合降低Cd和Zn的生物有效性、和清除自由基来提高秋茄对Cd和Zn的耐受性。酚酸代谢参与下的镉、锌解毒机制如下:在莽草酸代谢途径中,莽草酸在SKDH的催化下转化为苯丙氨酸,苯丙氨酸在PAL的催化下生成肉桂酸。肉桂酸通过苯丙烷代谢途径形成阿魏酸、咖啡酸、香豆酸、苯甲酸、水杨酸、3,4-二羟基苯甲酸和松柏醛等,而松柏醛在CAD的催化作用下转化为松柏醇,最终通过木质素合成途径生成木质素单体。木质素单体由高尔基体运输到细胞壁,参与次生细胞壁的形成,使细胞壁增厚,阻止外部金属进入细胞。而类黄酮代谢途径将肉桂酸转化为绿原酸、类黄酮和单宁。这些黄酮类化合物有的分布在细胞质中,在PPO的催化作用下会发生褐变,促进细胞的衰老死亡。有的黄酮类化合物分布在液泡中,在过氧化物酶（POX）的催化下参与重金属的螯合或清除ROS,以减轻重金属对植物细胞的毒性。通过以上分析发现,酚酸通过使细胞壁增厚、与重金属螯合、活性氧去除、细胞褐变等作用减轻Cd和Zn对植物细胞的毒害作用。本研究结果为揭示植物,尤其是湿地植物、木本植物应对重金属胁迫的机制与策略提供理论依据、研究方法及技术的借鉴,对红树林湿地生态系统的保护和修复具有重要的意义。