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随着人类社会的不断进步，重金属污染逐渐成为世界性的严重环境问题。重金属具有易扩散、难分解、毒性大、容易被生物富集等特性，是环境污染的重要因子，给人类生活和发展带来了极大的危害。中华水韭（Isoetes sinensis），小型叶蕨类，水韭科水韭属（孑遗属）沼泽指示植物，因生存环境的变迁和生存区域的减少，已成为濒危物种，被列为国家一级重点保护野生植物。研究“植物活化石”中华水韭在逆境下特别是在重金属胁迫下的变化将有助于揭示植物响应逆境的原始反应机制。本研究选择两种重金属铅和镉对中华水韭进行胁迫处理，重金属分别以Pb(NO3)2和CdCl2溶液的形式进行胁迫，每种重金属设置3个处理浓度，其中铅的3个浓度为500mg·L-1（Pb-l）、2000mg·L-1（Pb-2）和5000mg·L-1（Pb-3），镉的3个浓度为100mg·L-1（Cd-1）、250mg·L-1（Cd-2）和500mg·L-1（Cd-3）。胁迫处理第14d选取距离根茎4cm~8cm的叶片，测定SOD、POD、CAT活性和MDA含量，研究中华水韭抗氧化酶系统对重金属胁迫的反应；同时采用MSAP（甲基化敏感扩增多态性）技术测定DNA甲基化程度，研究中华水韭在基因表达控制方面对重金属胁迫的响应机制。试验结果表明：1.重金属铅、镉胁迫对中华水韭SOD、POD和CAT活性和MDA含量均产生显著影响。铅胁迫时，SOD和POD活性均显著低于对照，且在2000mg·L-1胁迫时活性最低；CAT活性均高于对照，且在500mg·L-1胁迫时活性最高；MDA含量随浓度逐渐升高，5000mg·L-1浓度下MDA含量显著高于对照。镉胁迫时，SOD活性变化与铅胁迫相同，而POD活性虽然都显著低于对照，但250mg·L-1浓度下酶活性却高于其他两个浓度；CAT活性在500mg·L-1浓度下低于对照，100mg·L-1和250mg·L-1高于对照，其中，在250mg·L-1浓度下显著高于对照；三个浓度下的MDA含量均高于对照，其中，在250mg·L-1和500mg·L-1浓度下显著高于对照。铅和镉两种胁迫对中华水韭3种抗氧化酶活性和MDA含量的影响基本一致，不存在显著差异。2.重金属铅、镉胁迫对中华水韭DNA甲基化水平和模式的变化均存在影响。3种浓度铅和镉胁迫下中华水韭DNA甲基化总体水平基本一致，分别为48.23%和48.10%。与对照46.96%相比，铅和镉对中华水韭DNA甲基化水平均略有提高但不显著。铅和镉的处理浓度与中华水韭DNA甲基化水平之间无显著相关性。3种浓度铅、镉胁迫下中华水韭DNA甲基化多态性的比例分别为72.08%、76.50%、68.06%和94.48%、90.06%、89.81%，镉导致中华水韭DNA甲基化多态性的增加与重金属浓度呈负相关，而铅则无显著相关性。镉对中华水韭DNA甲基化多态性改变的影响大于铅。整体甲基化模式情况为，重金属铅能够诱导中华水韭基因组DNA整体甲基化程度的甲基化增加变化，而重金属镉诱导中华水韭基因组DNA整体甲基化程度的去甲基化变化。