重金属污染环境的问题日益严重,尤其是人类在农业生产中大量使用杀虫剂和任意排放未经过处理的工业废水,以及矿业的发展,导致水体污染的问题尤为严重。重金属毒害导致植物氧化伤害、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,植物对重金属毒害的抗性机理以及提高植物抗重金属胁迫能力的探索研究越来越引起人们的关注。虽然铅(Pb2+)、汞(Hg2+)胁迫下植物的抗氧化反应已经有了一些报道,但很少有关于多胺(Pas)代谢在植物受到重金属胁迫后变化的报道。　　 多胺(Pas)是植物体内的抗氧化物质,与植物的耐胁迫能力有密切关系。本文以分布广泛的浮水植物——水鳖、挺水植物——风眼莲为研究对象,以两种常见的污染环境的重金属离子——pb2+、Hg24为胁迫因子。将植物培养在人工模拟的分别含有这两种典型重金属的营养液中,系统研究了水生植物抗重金属胁迫机理以及外源亚精胺(Spd)对水生植物重金属胁迫的缓解效应和机理。研究结果表明:　　 (1)不同Pb2+浓度(0、10、20、30、50 mg·L-1)胁迫下,水鳖叶片总叶绿素、叶绿素a/b值、可溶性蛋白含量和CAT活性逐渐下降;SOD、POD、APX、GR活性、抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量先升后降;O2产生速率、H2O2、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量呈上升趋势;不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)显示,pb2+处理后,分子量为16.3 kDa、55.0 kDa的多肽含量减少,高浓度处理下分子量为23.1 kDa、75.8 kDa、94.0 kDa的多肽条带消失;电镜观察发现,pb2+对水鳖叶片细胞的叶绿体、线粒体和细胞核造成严重损伤。Pb2+破坏了水鳖正常代谢所需的生理和结构基础,打乱了代谢平衡,最终导致植物的衰亡。　　 (2)本实验研究了外源Spd对Hg2+胁迫下凤眼莲叶片内各生理指标的影响。结果表明:随着Hg2+浓度的上升,凤眼莲叶片内叶绿素、可溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT、APX、GR活性、O2·-产生速率、AsA、GSH含量均呈先升后降的趋势,说明植物体对重金属在一定浓度范围内有应激反应,各指标对重金属的抵抗有自己的阈值;H2O2、MDA、可溶性糖含量均随Hg2+浓度逐渐升高;与单一Hg2+毒害相比,外源亚精胺(0.1 mM)的施用显著提高了风眼莲叶片内叶绿素、可溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT、APX、GR活性、可溶性糖、AsA、GSH含量;降低了O2·-产生速率、H2O2、KDA含量。这些结果表明外源Spd减缓了凤眼莲叶片内由于Hg2+胁迫引起的抗氧化系统代谢过程的紊乱。　　 (3)本实验研究了外源Spd对Hg2+胁迫下凤眼莲叶片内精氨酸脱酸酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)、多胺氧化酶(PAO)活性以及多胺(Pas)含量、脯氨酸(Pro)含量的影响。结果表明,随着Hg2+浓度的上升,凤眼莲叶片内游离态腐胺(Put)含量上升,游离态亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量以及游离态(Spd+Spm)/Put比值下降。同时Hg2+胁迫还扰乱了多胺代谢酶ADC、ODC和PAO的活性,引起了脯氨酸(Pro)含量的变化。与单一Hg2+毒害相比,外源亚精胺(0.1 mM)的施用显著降低了凤眼莲叶片内游离态Put的积累,提高了游离态Spd和游离态Spm以及游离态(Spd+Spm)/Put的比值。同时,外源Spd增强了ADC、ODC、PAO活性,提高了Pro含量。高氯酸可溶性结合态多胺(PS-Pas)和高氯酸不溶性结合态多胺(PIS-Pas)的变化趋势和游离态多胺的变化趋势相同。这些结果表明外源Spd减缓了凤眼莲叶片内由于Hg2+胁迫引起的多胺代谢的紊乱。