重金属是全球环境最重要的污染物之一,毒性强,难缓解,不仅能通过活性氧和矿质营养胁迫等的中介作用,导致植物氧化伤害、代谢紊乱、乃至死亡,并且能通过食物链危害人类身体健康。因此,研究植物重金属伤害及其抗性机理,已经成为有关环境和人类健康的重要问题。本文以分布广泛的沉水植物——菹草和竹叶眼子菜、浮水植物——水鳖和槐叶苹为研究对象,以植物非必需金属元素——Hg²⁺、兼具营养及毒性的金属元素——Cu²⁺、植物必需金属元素——Ni²⁺为胁迫因子,将水生植物培养在人工模拟的分别含有这三种典型重金属的污水中,系统研究了重金属对高等水生植物逆境胁迫的耐受机理。研究结果表明:（1）不同Hg²⁺浓度(0、1、3、5、7 mg·L^-1)胁迫下,菹草叶片内叶绿素含量和可溶性蛋白含量逐渐下降,丙二醛（MDA）含量和游离脯氨酸（Pro）含量逐渐上升,谷胱甘肽（GSH）含量则先升后降。SDS-PAGE蛋白电泳图的条带随Hg²⁺浓度增加而逐渐减少,亮度也随之减弱,并且在5 mg·L^-1和7 mg·L^-1Hg²⁺时导致了分子量为83600和51300多肽明显丢失,导致了Hg²⁺在菹草叶细胞中大量积累,促进对Ca²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Zn²⁺的吸收,降低对大量元素P、K⁺的吸收。Hg²⁺处理打破了细胞中各营养元素固有的平衡。Hg²⁺对菹草的致死浓度范围应在1～3 mg·L^-1。（2）不同Cu²⁺浓度(0、2、4、6、8 mg·L^-1)胁迫下,Cu²⁺对水鳖的矿质营养吸收产生了影响,主要是促进对Ca²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Zn²⁺的吸收,降低对Mn²⁺、P、K⁺的吸收;超氧化物歧化酶（SOD）的活性呈下降趋势,过氧化物酶（POD）的活性呈上升趋势,过氧化氢酶（CAT）活性仅略有上升。同工酶酶谱分析显示,随着Cu²⁺浓度的增加,SOD谱带数和表达量均减少。POD谱带数由少逐渐增多,由4带增加到7带,表达量也呈现上升趋势。CAT酶谱带数无明显变化,表达量略存在差异。Cu²⁺对水鳖的致死浓度范围在2～4 mg·L^-1。（3）不同Cu²⁺浓度(0、2、4、6、8 mg·L^-1)胁迫下,竹叶眼子菜的总叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白含量逐渐下降;SOD、POD变化呈逐渐下降,而CAT则呈先升后降趋势。O₂^-产生速率、H₂O₂、MDA和可溶性糖含量均呈上升趋势。SDS-PAGE蛋白电泳图显示,胁迫导致了分子量为60900、18800、15700、22300和30000多肽的表达量减少或消失。Cu²⁺对叶片细胞器的超微结构也造成严重损伤,特别是叶绿体,线粒体和细胞核。Cu²⁺对竹叶眼子菜的致死浓度范围在2～4 mg·L^-1。（4）不同Ni²⁺浓度(0、5、10、15、20 mg·L^-1)胁迫下,Ni²⁺对槐叶苹叶片的矿质营养元素吸收的影响,主要是促进对Ca²⁺、Na⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺的吸收,降低对Mn²⁺、Mo²⁺、P、K⁺的吸收;叶绿素,类胡萝卜素,可溶性蛋白和可溶性糖含量以及SOD,CAT活性逐渐下降。POD、O₂、H₂O₂和MDA含量逐渐上升。SDS-PAGE蛋白电泳图显示,胁迫导致了相对分子质量小于17200的多肽增加,诱导了94000多肽的出现和35000多肽蛋白条带表达量加强。综上所述,重金属对水生植物的胁迫是非常复杂的,其胁迫效应与金属种类有关,也与金属离子的浓度有关。同时,重金属对水生植物的胁迫并不是破坏某一种酶或某一种物质的含量,而是对水生植物整个的生理生化反应和细胞结构造成整体伤害。