植物修复是一种环保、无二次污染、成本低的集测定与治理为一体的绿色技术,运用此技术不仅能修复重金属污染的土壤,而且能够美化环境,起到了长期改善生态环境的效果。旱柳(Salix matsudana Koidz)是杨柳科柳属落叶乔木,其具有分布广、适应性强、生长快、生物量大、对重金属具有较高耐性的特点。为研究植物的抗性机制与抗性相关基因,本试验选择旱柳进行研究,通过对旱柳幼苗进行不同浓度的Pb、Cd胁迫的水培试验,测定旱柳幼苗根系中抗性酶的酶活性以及测定旱柳幼苗根系中三种主要抗性酶基因表达量。主要试验结论如下:(1)Pb、Cd胁迫条件下,旱柳的生长逐渐受到重金属的抑制。随着重金属浓度的增加旱柳根系明显萎缩,根系长度缩短,当重金属浓度达到最高时可以发现旱柳的根系极度萎缩,茎叶也变得非常脆弱,叶片发黄、蜷曲,轻触则会掉落,整个植株的生长几乎停滞。(2)Pb、Cd胁迫条件下,旱柳幼苗根系的三种主要抗性酶活性整体趋势是随着重金属浓度的增高先增高后下降。从测定的活性指标结果得知,SOD在Pb浓度为3.0 mg/L时活性最高;POD在Pb浓度为0.5 mg/L时活性最高;CAT在Pb浓度为0.5 mg/L时活性最高。SOD在Cd胁迫下浓度为1.0 mg/L时活性最高;POD在Cd胁迫下浓度为0.2 mg/L时活性最高;CAT在Cd胁迫下浓度为0.2 mg/L时活性最高。由此可知低浓度重金属离子对抗性酶有一定的刺激作用,可以增加抗性酶的活性。(3)运用实时荧光定量PCR分别筛选在Pb、Cd胁迫下合适的内参基因。分析 UBQ1、TUB6、Actin、EF1α、18SRNA、GAPDH、TUA8 和 UBQ2 这 8 个内参基因在旱柳幼苗根部的表达情况。通过Normfinder、geNorm和Best Keeper3个软件进行综合分析,发现在Pb与Cd胁迫下表达较为稳定的内参基因均为EF1α、GAPDH和Actin,差别是在Pb胁迫下的旱柳根系组织中最为稳定的内参基因是EF1α,而在Cd胁迫下的旱柳根系组织应最稳定的内参基因为GAPDH。(4)运用实时荧光定量PCR测定SOD、POD和CAT的基因表达量。根据实时荧光定量PCR结果分析得知,SOD、POD和CAT的基因表达量都随着Pb、Cd的浓度而诱导升高,旱柳根系中SOD的基因表达量的整体趋势是随着Pb、Cd浓度的升高逐渐上升。并且在重金属浓度最高时,基因表达量也达到最大值。这三种抗氧化酶基因表达量的变化趋势与之活性趋势不一致,这种现象是一种延后性的表现。导致这种延后性可能是由于抗氧化酶是由相关基因转录成mRNA再翻译成肽链,再进行一些修饰调控而形成一定空间结构的蛋白质,或者是由于高浓度重金属离子损伤细胞导致翻译效率以及翻译后的修饰活性下降,或者是可能过高的重金属离子对酶本身的催化能力有抑制作用。