本研究选取了植物生长发育必需的微量营养元素铜和非必需元素汞作为污染源，选取浮叶植物茶菱和挺水植物慈姑为研究对象，运用了生理学、细胞学、遗传学和分子生物学中的多种研究方法和手段，着重系统研究了重金属对生物的三大结构体系之一——遗传信息表达系统结构、重金属防御的关键性因子——保护酶系统(SOD、POD、CAT)、重金属的重要副产物——活性氧的影响和它们之间的相互关系，从器官、组织、细胞、亚细胞、分子水平探讨了水生植物在重金属污染中的衰老死亡的进程和方式。结果表明：茶菱对铜、慈姑对汞有很强的抗性。在重金属污染中两者有着共同的防御途径：低浓度污染中，遗传信息表达结构受到的影响较小，重金属离子诱导出活性氧启动体内的防御反应，保护酶系统能起到有效地抵抗作用。较高浓度污染中，重金属离子和未能被保护酶系统清除的活性氧都能严重损伤遗传信息表达结构，这时，CAT活性“主动”下降、线粒体内膜破损、核被膜变化共同作用导致植物发生细胞水平、组织水平、甚至器官水平的程序性死亡。两者也存在不同的防御机制：慈姑的根通过将汞以颗粒的形式排出体外，茶菱通过促进叶片脱落减轻重金属对其它器官的伤害。本论文为进一步揭示了植物的抗重金属机制，为植物修复重金属污染产业化提供参考依据。