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本文以分布广泛的沉水植物-菹草{Potamogeton crispus L.)为研究对象,先通过植物组织培养技术培养菹草无菌苗；再以常见的重金属离子(Hg2+)为胁迫因子,研究重金属对水生植物光合作用、活性氧代谢及多胺代谢等生理生化机制的影响。研究结果表明：(1)菹草生长健壮的带芽茎段易于诱导芽的分化。通过5%H2O2灭菌15min+10%NaCIO灭菌30s处理外植体,组培时成活率较高,染菌少。初代培养基为：MS培养基(含6-BA2.0mg/L,IBA0.5mg/L),诱导芽分化；继代培养基为：MS继代培养基(含IBA2.0mg/L,6-BA0.5mg/L)；生根生长的培养液：10%Hoagland无菌液,为其提供了适宜外界生长的环境机制,且能够诱导生根,较液体和固体MS培养基培养所得的植株健壮,生根率高。培养条件为每天光照16h,光照强度为1200～1500lx。(2)在不同浓度Hg2+(0、5、10、15、20gmol/L)的胁迫下,菹草无菌苗光合色素含量、叶绿体自发荧光强度、叶绿体超微结构变化、ATP酶活性及相关矿质营养元素(Ca、Mg、Na、K、Fe)的含量变化,以探讨Hg2+胁迫对菹草无菌苗光合系统及相关生理指标变化的影响。研究显示：①随着Hg2+浓度的增加,各种光合色素的含量均呈现下降的趋势；叶绿体自发荧光强度逐渐减弱；叶绿体膜破损,类囊体出现空泡状,叶绿体高浓度解体。②随着Hg2+浓度的增大,Na/K逐渐增大；Ca、Mg元素含量逐渐减少；Na+K+-ATP酶活性逐渐降低,Ca2+Mg2+-ATP酶活性为先升后降趋势。结果表明,菹草无菌苗在Hg2+胁迫下,光合及其它的正常的生理过程遭到破坏,功能紊乱。(3)不同浓度Hg2+(0、5、10、15、20μmol/L)胁迫下,菹草无菌苗的O2·-产生速率和丙二醛(MDA)含量逐渐增大,过氧化氢(H2O2)含量变化趋势和过氧化氢酶(CAT)活性均先增后减,超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐上升,过氧化物酶(POD)活性逐渐下降,ASA、GSH含量开始轻微胁迫时均逐渐减小,在10μmol/L时最小,而后随着毒害浓度的增大逐渐升高,可溶性蛋白含量下降,从SDS-PAGE电泳图可以看出,相对分子质量为45.0、39.1、27.3、17.0KDa多肽表达量逐渐减少。总的抗氧化能力(T-AOC)也逐渐减弱。Hg2+破坏了菹草无菌苗进行正常生长代谢所必需的生理基础,打乱了代谢平衡,最终导致无菌苗死亡。(4)不同浓度Hg2+胁迫使得菹草无菌苗的矿质元素的吸收和多胺代谢发生了明显变化：Hg2+胁迫抑制了菹草无菌苗Ca、 Mg、P、Fe、Mn的吸收,K、Na、Zn在低浓度时促进,高浓度抑制；游离态腐胺(free Put)和亚精胺(free Spd)含量先增加后减少,分别在15和5μmol/L时最大。游离态精胺(free Spm)含量以及游离态free (Spd+Spm)/Put比值下降。结合态腐胺(PS-Put)和亚精胺(PS-Spd)变化趋势与free Put变化趋势相同,结合态(PS-Spm)和总的精胺(Total-Spm)含量均逐渐增加。束缚态多胺(PIS-PAs)含量均先增加后减少。总的腐胺(Total-Put)变化趋势同free Spd,总的亚精胺(Total-Spd)变化趋势同free Put。多胺氧化酶(PAO)和二胺氧化酶(DAO)活性变化趋势相反、PAO先减后增,整体与Hg2+胁迫呈负相关,DAO先增后减。Put的合成有关的精氨酸脱羧酶(ADC)和鸟氨酸脱羧酶(ODC)变化趋势也不太一致,ODC活性逐渐增强,ADC活性先增加后减少。总多胺(Total-PAs)(?)口结合态多胺(PS-PAs)的变化趋势和游离态PAs的变化趋势相同。可见,Hg2+胁迫破坏了菹草无菌苗正常代谢,打乱了光合、活性氧代谢及多胺代谢的平衡,最终导致植物生理活性减弱,逐渐衰亡。