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超富集植物是一种极端的金属积累型植物,因其超寻常的重金属积累能力而被广泛应用于污染环境修复。因此,筛选生长快、地理分布广,适应性强的锰超富集植物,探讨植物的锰超富集机制,是开展锰污染环境植物修复的关键科学问题。通过对湘潭锰尾矿废弃地系统调查,发现杠板归(Polygonum perfoliatum L.)对锰具有很强的耐性。通过温室培养,采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、透射电镜—能谱联用技术、傅里叶红外光谱分析技术(FTIR)等分析手段研究杠板归的锰富集特性、杠板归锰耐性的FTIR分析、杠板归锰富集的生理响应,以期探讨杠板归的锰超富集机制,为锰污染环境修复和锰尾矿废弃地生态重建提供科学依据。研究表明,杠板归是一种新发现的锰超富集植物。杠板归叶中的Mn含量远远高于茎和根中的Mn含量；水培条件下,在Mn处理浓度为500μmol·L-1时,杠板归叶片中Mn含量高达13140 mg·kg-1,而无明显受害症状；随着Mn供应水平的提高,杠板归叶中的Mn含量持续增加,并在Mn处理浓度为15000μmol·L-1时达到最大值41540mg·kg-1。随Mn处理浓度的提高,杠板归不同组织器官内Mn含量逐渐增加,Ca、Mg和Fe含量则随Mn含量的增加而减少,但都维持在正常水平范围内。红外光谱研究表明,杠板归茎组织在处理浓度500μmol·L-1后3420和2926 cm-1处峰高先上升后下降,反映糖类和氨基酸等有机物在低Mn处理浓度下往往作为渗透性调节物质出现,其含量升高,但随着Mn含量的升高,其合成和运输受限,含量逐渐下降；杠板归根2926cm-1处200μmol·L-1后峰高先减弱后增强,说明杠板归分泌的有机酸不断螯合Mn2+,造成羧酸O-H的减少,随着锰毒害的加重,其羧酸螯合能力变弱。叶组织在1640cm-1处的显着吸收峰可能与杠板归叶中氨基酸、多肽和蛋白质类物质含量升高有关,或与根部输送的羧酸盐过多有关,且与根部此处峰值的下降趋势吻合；杠板归根、茎、叶的1060 cm-1处在最高浓度下峰值的变化,主要表现是膜脂过氧化,这可能是杠板归的锰耐性有关。透射电镜—能谱联用仪研究分析结果表明,当Mn处理浓度为1000μmol·L-1时,杠板归根、茎和叶细胞结构完整,细胞器清晰可见,未发生任何损伤。当Mn处理浓度为10000μmol·L-1时,杠板归组织细胞内细胞器未发生缺失。然而,根细胞内线粒体数量减少,茎细胞的线粒体嵴数量减少变得稀疏、叶绿体开始受损,叶细胞叶绿体膜结构出现破损,基粒片层结构减少,嗜锇颗粒数量明显减少。随着锰处理浓度的提高,锰在杠板归叶细胞内和细胞间隙以针状结晶物出现。