土壤中的重金属污染问题一直是影响生态环境和人类健康的重要问题。然而人类活动带来的土壤重金属污染物种类很多,具有复合污染的特性。砷和铅均具有较高的生物毒性,极易随着金属矿山的开采和冶炼等活动被释放到土壤环境中,从而造成土壤的复合污染,并随着食物链进入人体。土壤植物修复是一种绿色高效的土壤重金属污染修复方法,它利用植物对土壤中的重金属进行选择性吸收,从而降低土壤中的重金属含量。超富集植物对某些特定元素具有较好的选择性吸收能力,它们通常是土壤污染植物修复的重要材料。目前多数关于超富集植物的机理和应用研究大多针对单一毒性元素,而针对复合污染的情况的植物吸收相关机理报道相对较少。因此,针对具有潜在修复能力的植物,开展复合暴露下植物对多种重金属的吸收和富集机理研究,具有重要科学探索意义和应用价值。本研究选择对Pb和As同时具有较好的富集能力的印度芥菜作为研究对象,开展了不同浓度梯度下Pb和As的单一和联合暴露实验,使用了亚细胞提取、X射线吸收谱等技术,研究了印度芥菜在单一和复合暴露下对Pb和As的吸收和富集特征及其相关机理。主要取得了如下进展:1)与单一元素暴露相比,当Pb和As两种元素同时存在时,印度芥菜对Pb和As的吸收效率和转运系数均明显降低。联合暴露下,Pb的存在使得As在印度芥菜中的富集系数降低了 91%-95%,转运系数降低了 36%-88%;As的存在使得Pb富集系数降低了 13%-40%,转运系数降低了 56%-84%;2)联合暴露下印度芥菜中As的浓度与二价阳离子(如Ca和Mg)浓度之间存在负相关关系,表明As和这些二价阳离子可能存在竞争吸收,这种竞争吸收关系可能也是Pb的存在降低印度芥菜吸收As的原因;3)印度芥菜的植物亚细胞顺序提取实验和X射线吸收近边精细结构光谱技术的结果表明,Pb和As复合暴露下印度芥菜富集和解毒机制为:印度芥菜中Pb大部分以磷酸铅的形式被固定在细胞壁中,联合暴露下,As的存在在一定程度上减少了磷酸铅沉淀的产生;而Pb通过降低As的生物有效性来抑制印度芥菜对As的吸收;4)Pb和As的竞争吸收以及Pb和As的在植物不同部位和亚细胞水平下的元素形态和生物有效性的变化是导致暴露下印度芥菜对As和Pb的吸收效率降低的主要原因。