黄花草(Cleome viscosa L.)是一种在热带与亚热带广泛分布的一年生植物,具有生物量大、株型美观、生长速度快、种子量大、抗逆性强等特点。通过实地调研发现黄花草是湘潭锰矿废弃地优势植物,在锰含量较高地段能正常开花结实,是一种具有较大应用潜力的锰污染土壤植物修复材料。为揭示该植物适应锰胁迫的机制,本研究以矿山生态型(ME)和非矿山生态型(NME)黄花草为试验对象,通过盆栽试验比较研究了两种生态型黄花草对锰的生长、富集能力、亚细胞组分与化学形态、生理生化适应性特征。主要研究结果如下:(1)两种生态型黄花草的种子萌发在锰胁迫下均受到抑制,在20000 μM锰处理下,矿山生态型和非矿山生态型黄花草种子发芽率与对照相比分别下降了 30.60%和81.81%。两种生态型黄花草幼苗的生长在锰处理浓度超过5000 μM时均受到抑制,且非矿山生态型黄花草受到的抑制程度大于矿山生态型。(2)随着锰处理浓度的增加,矿山生态型黄花草生物量先增加后降低,非矿山生态型黄花草生物量则逐渐降低。随着锰处理浓度的增加,两种生态型黄花草的生殖分配和收获指数均逐渐增加;开花时间和结实时间在低浓度锰处理下提前,高浓度锰处理下则推迟;非矿山生态型黄花草推迟时间更久,5至7d。(3)随着锰处理浓度的增加,两种生态型黄花草叶片厚度、叶表皮厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度、栅海比和组织结构紧密度均减小;且矿山生态型相应指标在各处理间显著高于非矿山生态型。矿山生态型黄花草气孔大小、张开度在各处理下大于非矿山生态型,气孔密度则小于非矿山生态型。(4)随着锰处理浓度的增加,两种生态型黄花草的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均减小,且非矿山生态型减小程度大于矿山生态型。矿山生态型黄花草Pn、Gs、Ci和Tr在1000 μM时达到最大值。(5)矿山生态型黄花草幼苗期、成熟期和非矿山生态型黄花草成熟期叶绿素含量和叶绿素a/b的值随锰处理浓度的增加先增加后减小。丙二醛(MDA)随锰处理浓度的增加而增加,非矿山生态型黄花草增加程度大于矿山生态型黄花草。(6)随着锰处理浓度的增加,两种生态型黄花草的锰富集含量均增加。在20000μM锰处理下,矿山生态型黄花草叶片锰含量可达14708.59mg·kg-1,非矿山生态型叶片锰含量达12067.71 mg·kg-1。两种生态型黄花草细胞壁组分和可溶性组分中锰含量所占比例最大;从化学形态来看,两种生态型黄花草体内的锰主要以氯化钠提取态、醋酸提取态和盐酸提取态存在,且矿山生态型相应提取态所占比例较大。这种锰的亚细胞分布及化学形态可能是黄花草能够富集锰而受锰毒害较低的重要机制。