镉(Cd)污染严重危害环境和人体健康。土壤中过量的Cd易被植物吸收和积累而影响植物的生长、细胞分裂及代谢活动。硫化氢(H2S)是小分子气体,近年来的研究发现H2S与植物激素及其它信号分子的应答过程有关,不但可以调节植物的生长发育,还可以提高植物抵御非生物胁迫的能力。本研究以锥花福禄考(Phloxpaniculata L.)为试验材料,通过种子萌发试验及盆栽试验,探究Cd胁迫对植物伤害及硫化氢缓解胁迫伤害的生理机制,摸索Cd胁迫下的硫化氢提高植物抗胁迫的适宜浓度,以期为Cd污染地的植物修复提供一定的理论依据。1、以 0(CKH2s)、0.3、0.6、0.9 和 1.2 mM 的硫氢化钠(NaHS,H2S 供体)浸种后分别培养于浓度为0(CKCd)、100、200和300 μM的CdCl2溶液中进行种子萌发试验。结果如下:(1)Cd胁迫能显著降低福禄考种子的萌发率,而NaHS具有缓解作用,其中300μM CdC12胁迫下,0.9 mM NaHS处理组与CKH2S相比,种子发芽率提高225%。(2)Cd对胚根的生长亦有明显的抑制作用,200μM CdCl2胁迫下,胚根长度比对照CKcd降低65%,而经0.6 mM NaHS处理后胚根长度提高了 27%;300 μM Cd重度胁迫下,NaHS并无明显作用。(3)Cd胁迫同样使胚芽长度显著降低,而NaHS对胚芽生长并无明显促进作用,反而出现抑制其生长的情况。2、将2年生的福禄考植株分别盆栽于含有0(CKCd)、0.3、0.6和1.2mg/kg CdCl2的土壤中,镉浓度参考土壤环境质量标准污染级别设定。分别向叶面喷施0(CKH2S)、0.3、0.6、0.9和1.2 mM的NaHS,通过多个生长及生理指标的测定,探讨H2S缓解Cd胁迫的生理机制。主要结果如下:(1)未喷施NaHS时,随着CdCl2浓度的增加,植株的株高、叶长、叶宽及茎粗均呈下降的趋势,而喷施NaHS可以减缓下降的趋势,且总体看0.6 mM的NaHS处理效果较为明显。进一步的研究表明,NaHS能降低福禄考对Cd的转运系数(TF)和生物富集系数(BF),说明H2S能通过调节Cd在植物体中的分布,减少Cd在叶片中的积累来缓解Cd对植物生长的抑制作用。(2)丙二醛、超氧阴离子自由基产生速率和相对电解质漏渗率随着Cd胁迫浓度的增加都表现出上升的趋势,喷施NaHS可以使这种上升趋势得到缓解。抗氧化酶的测定结果显示,外施NaHS可以提高抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,说明H2S可以通过提高抗氧化酶活性来抵御因Cd胁迫产生的活性氧对植物带来的伤害。(3)Cd胁迫可使福禄考光合速率(Photo),气孔导度(Cond)和蒸腾速率(Tr)降低,三种浓度Cd胁迫下0.6 μMH2S可使Photo分别提高33%、82%、30%。叶绿素荧光参数的测定结果显示:当福禄考受到Cd胁迫时,PSII的实际光化学效率(ΦPSII)和电子传递效率(ETR)降低。喷施NaHS后使上述有不同程度的提高,暗示H2S可通过提高PSII活性、增加线性电子传递效率和升高热耗散(NPQ)来对光合作用进行调节。(4)NaHS可以使胁迫下脱落酸(ABA)的上升幅度减小,结合Cond的结果推测硫化氢能通过降低Cd胁迫下ABA的积累所引起的气孔导度的过渡下降对光合作用产生的影响。基于上述试验结果,本研究采用了因子分析方法计算评估植物受损状况,并建立了H2S增加植物抗性、减少土壤Cd污染的预测模型,旨在为H2S提高植物抗性和增强环境修复能力提供参考数据。