随着土壤中重金属污染日益严重，重金属污染已经成为不可忽视的环境问题，重金属污染的土壤和农产品严重威胁着植物和人类的健康。在所有的非必需金属元素中，钒的研究日益得到学者们的重视和关注。尽管到目前为止我们对V在生物系统循环中的作用还知之甚少，钒依旧被认为是植物必需的微量元素之一。然而近几十年的研究表明，V有可能对植物的生长发育产生毒害。一般来说，我们认为V的毒性是由H2VO4-引起的，然而一些植物所必需的营养元素也是以类似H2VO4-的化学形态存在。与我们研究的较多的一些重金属(Cd，As，Hg，Pb，Cu，Zn)相比，目前在污染土壤中V的污染标准并不明确。针对这一现状，我们筛选了四种不同基因型(V-耐受型和V-敏感型)的鹰嘴豆来研究V胁迫下植物的生理生化响应，为了评估V对于不同基因型的鹰嘴豆的影响我们设计了一系列的水培实验，测定了不同基因型的鹰嘴豆在生物量、酶活性、钒在鹰嘴豆体内的吸收和分布特性以及基因表达等相关指标。通过实验室批量实验我们研究了在钒暴露条件下鹰嘴豆在种子萌发率、抗氧化酶系统和非酶系统、总可溶性蛋白、离子渗漏、光合作用色素、地上部和地下部对V的累积、DNA损伤和基因表达上的变化。本研究主要内容包括：　　⑴种子萌发是植物生长周期中最关键的阶段，因此我们首先研究了不同浓度的V对6种不同基因型的鹰嘴豆(G-1，Z-1，Pb-2000，C-44，Balkasar and Noor-2009)种子在萌发和幼苗生长的影响。研究结果表明随着V浓度的增加鹰嘴豆的种子发芽率、根和茎的长度、茎长活力指数(SLVI)、茎重活力指数(SWVI)、鲜重、发芽指数(GI)、出芽百分比(PP)、日均发芽率(MDG)逐渐降低，V浓度为60 mg L-1时降低的幅度最大。同时结果还表明在种子萌发和幼苗阶段Noor-2009和C-44对V表现出极大的耐受性，而G-1和Balkasar对V胁迫反应敏感。研究结果显示V对不同基因型的鹰嘴都在种子萌发和幼苗阶段有很大的影响。　　⑵为进一步了解V对植物体的生长、吸收累积、蛋白含量以及酶活性的影响，我们设计了水培实验筛选出了V-敏感型和V耐受型的不同基因型的鹰嘴豆品种。研究结果表明V添加条件下不同基因型的鹰嘴豆的抗氧化酶系统(SOD，POD和CAT)以及非酶系统(MDA和GSH)都显著增加，同时V添加后所有基因型的鹰嘴豆的蛋白质含量显著降低，V在鹰嘴豆的地上部和地下部的累积都显著增加。研究还发现NH4VO3对植物的毒害要高于Na3VO4。数据分析表明，Noor-2009和C-44是V-耐受型，而G-1和Balkasar是V-敏感型。　　⑶通过上述筛选的不同基因型的鹰嘴豆，我们研究了V添加条件下植物的光合作用色素、膜损伤、抗氧化酶系统以及DNA损伤的变化。实验数据表明，在V浓度为60和120 mg L-1时在Balkasar中发现有基因损伤，且随着V的添加浓度的增加(15-120 mg L-1) Balkasar的光合作用色素和蛋白质含量逐渐下降，膜系统受到破坏;在C-44中随着V的添加浓度的增加(15-120 mg L-1)光合作用色素和蛋白质含量逐渐下降，膜系统受到破坏，然而我们并没有观察到DNA损伤的证据。同时在两种基因型的鹰嘴豆中随着V浓度的增加不同基因型的鹰嘴豆的抗氧化酶系统(SOD，POD和CAT)逐渐增加，C-44的变化大于Balkasar。实验结果表明V胁迫条件下V-敏感型的鹰嘴豆DNA损伤严重。　　⑷同过V和P的交互实验我们研究了高V低P条件以及低V高P条件下不同基因型的鹰嘴豆在V累积量和基因表达上的差异。研究数据表明与对照相比高V低P条件下鹰嘴豆生物量显著下降，而在高P低V条件下生物量显著增加，C-44的生物量的增加要大于Balkasar。在低V条件下两种基因型的鹰嘴豆地上部和地下部V的累积量都显著降低，且V在地下部的累积量要大于地上部。在高V低P条件下V在地上部和地下部的累积更多。叶片的电镜分析表明高V低P条件下细胞变小而且受损严重。在两种基因型的鹰嘴豆中GAPDH基因的表达差异不显著。在C-44中在高V(1180μM)低P(500μM)时Hsp70基因的表达活跃，而在低V(500μM)高P(1180μM)时Hsp70基因的表达量很低。实验结果表明在两种基因的鹰嘴豆中高V浓度降低了P的吸收，同时高P浓度抑制了V的吸收。