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时至今日土壤重金属污染已经逐渐演变成环境生态以及土壤等交叉学科的研究热点。随着社会的发展,工农业生产及城镇生活排放的各种污染物等对新疆天山北坡经济带的土壤环境造成了严重的破坏,对新疆绿洲的可持续发展也造成了一定的阻碍。因此,探究适应重金属富集土壤生长的荒漠植物具有非常重要的意义,为干旱区的植物-土壤修复以及发展优良植物资源提供了理论基础,同时对土壤改良、改善生态环境有重要的现实意义。本文选取古尔班通古特沙漠南缘生长的优势生物结皮-齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为研究对象,通过控制不同HgCl2溶液浓度及天数的环境下,探究了齿肋赤藓的细胞超微结构、叶绿素浓度、渗透调节物质、活性氧系统等变化,以此研究分析齿肋赤藓对重金属胁迫的耐受机制,具体的研究结果如下:(1)在一系列浓度的重金属Hg胁迫下,齿肋赤藓的最低致死浓度为30mmol/l,低于30mmol/l时,齿肋赤藓的活性虽受到了抑制,但并未出现死亡的现象。当胁迫浓度高于30mmol/l时,随着时间的推进逐渐出现死亡现象,伴随着浓度的逐渐升高,75mmol/l连续培养7天后,齿肋赤藓样本全部死亡。(2)在HgCl2浓度为10mmol/L时,齿肋赤藓细胞的超微结构未发生变化,接近正常,细胞壁结构完整,细胞膜清晰,叶绿体结构完整,细胞核和核膜清晰可见;浓度为20mmol/L和30mmol/L时,齿肋赤藓细胞壁开始出现质壁分离现象,细胞壁逐渐模糊,叶绿体呈现肿胀;在浓度为40mmol/L和50mmol/L时,齿肋赤藓细胞质壁分离现象严重,叶绿体空泡化严重甚至解体,细胞质损害严重,细胞核解体。(3)随着胁迫浓度和天数的增加,齿肋赤藓的叶绿素含量呈现逐渐降低的趋势。最高胁迫浓度下叶绿素含量达到最低值,均在0.15mg/g以下。(4)不同浓度及天数协作胁迫下,渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸)出现了不同的变化趋势。随着Hg胁迫浓度和天数的增加,齿肋赤藓的可溶性糖含量出现明显的波动趋势,表现为一定程度的先增后降的现象,当浓度为20mmol/l时出现了峰值;随着天数的增加,齿肋赤藓可溶性蛋白的含量总体呈现出缓慢下降趋势,伴随着一定程度的波动,可溶性蛋白的含量在20mmol/L时达到最大值;随着天数的增加,齿肋赤藓脯氨酸的含量呈显著上升趋势,最高浓度(75mmol/l)处理时,脯氨酸的含量达到峰值,为40mg/g以上。(5)不同浓度和天数的Hg胁迫对齿肋赤藓抗氧化物质(超氧化物歧化酶、过氧化物酶和丙二醛)含量的影响也存在差别。齿肋赤藓MDA的含量呈上升趋势,最高可达0.6μmol/l;齿肋赤藓叶片内POD的活性呈现先增后降的趋势,在胁迫浓度为20mmol/l时POD活性达到峰值,为20U/g左右;齿肋赤藓叶片细胞SOD活性也呈现先增加后降低的趋势,在浓度为20mmol/l时SOD活性最高达到了60U/g左右。(6)通过上述研究发现,齿肋赤藓的超微结构、生理生化指标与HgCl2溶液浓度以及胁迫天数之间存在着紧密联系,同时具有明显的阈值响应,即在低浓度下(<20mmol/L),胁迫3天时齿肋赤藓的适应能力较强,之后出现较明显变化。说明齿肋赤藓对逆境具有一定的潜在适应能力。同时也较好的解释了一些生理生化指标变化趋势产生的原因。