重金属污染作为重要的逆境胁迫因子影响着植物生长的各个环节,尤其是对植物的光合作用有明显的抑制作用。很多研究已经证实重金属离子对光合作用色素、光合组织、光合作用过程、光合速率等方面对植物的光合作用产生影响,但有关Pb²⁺对植物的光合作用抑制缺乏系统的研究,鉴于此本学位论文以Pb²⁺处理的菠菜为材料,研究其对光合作用影响的若干机制。论文主要涉及以下几个内容:（1）研究了不同浓度的Pb²⁺对菠菜叶绿体光谱特性和光系统功能的影响。观察到Pb²⁺处理的菠菜叶绿体吸收峰峰强减弱,且Chla的Soret带与Q带峰强比明显增大,但在400-450nm的吸收峰有变平效应;用440或480 nm光激发后较高浓度Pb²⁺处理的菠菜叶绿体其PSⅡ的荧光产额比对照大幅下降,表明光能的利用和转化效率下降;以680 nm波长作为发射光时,在440和480 nm附近的激发峰显著增强,480/440nm峰强比逐渐增加;而以730 nm波长作为发射光时,在650和677 nm处的激发带与对照相比增强更显著,650/677nm峰强比逐渐下降,表明Pb²⁺处理后促进了叶绿体膜PSⅡ的激发能向PSⅠ分配,与此同时叶绿体的全链电子传递活性、PSⅡ的DCIP光化学还原活性和氧气释放速率明显被抑制,而对PSⅠDCIP光化学还原活性影响不大。（2）通过紫外可见光谱、荧光光谱等手段研究了Pb²⁺对菠菜叶绿体PSⅡ的结构和功能影响。结果表明不同浓度Pb²⁺处理均引起PSⅡ的微环境或构象被破坏,对可见光吸收能力下降;Pb²⁺处理对PSⅡ蛋白质内部氨基酸之间的能量传递有破坏作用,阻碍酪氨酸残基至叶绿素a之间的能量传递,降低PSⅡ的荧光量子效率,进而导致水的光解和氧气释放受阻。（3）用不同浓度的Pb²⁺处理菠菜研究了对叶绿体光化学反应和光合碳反应活性的影响。实验结果证明用Pb²⁺处理能明显抑制叶绿体的Hill反应活性,对循环的光合磷酸化反应的抑制比非循环光合磷酸化反应显著,降低叶绿体的偶联程度,对叶绿体膜上的Mg2+-ATPase及偶联因子Ca2+-ATPase活力有显著的抑制作用,同时对Rubisco活化酶活性的抑制也比Rubisco羧化酶活性显著。（4）研究了Pb²⁺对菠菜Rubisco光谱学特性及酶动力学的影响。结果表明,Pb²⁺与Rubisco反应后其紫外吸收光谱峰形基本不变,但随着Pb²⁺的加入Rubisco 211nm和280nm处的吸光度逐渐增强。荧光发射光谱表明随着Pb²⁺的加入,Rubisco荧光发射谱峰形基本不变,强度逐渐降低。在Rubisco的反应体系中滴加Pb²⁺,Rubisco羧化酶的活性随Pb²⁺浓度的变化曲线呈二级反应趋势,即当低浓度Pb²⁺处理时,Rubisco羧化酶活性迅速下降;当较高浓度的Pb²⁺处理时, Rubisco羧化酶活性的下降幅度减缓。CD光谱计算证实Pb²⁺处理的Rubisco二级结构与对照有较大差异,α-螺旋明显的减少,β-折叠、β-转角和无规则卷曲都有明显的增加,证实Pb²⁺处理明显改变了Rubisco的二级结构。（5）用不同浓度的Pb²⁺处理菠菜并提取出叶绿体,研究了Pb²⁺对菠菜叶绿体的氧化性损伤作用。结果表明随着Pb²⁺处理浓度的提高,叶绿体内的抗氧化系统保护酶如SOD、POD的活性先上升后下降,CAT、AsA-POD活性逐渐下降,活性氧自由基大量积累,膜脂过氧化加剧,而叶绿体的光合功能之一氧气释放逐渐减慢,叶绿素合成被抑制,进而严重抑制菠菜的生长,导致产量大幅度下降。（6）研究了Pb²⁺对菠菜生长期间氮代谢的影响。实验结果显示,随Pb²⁺处理浓度的增加,菠菜对硝态氮的吸收减少,硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶和转氨酶活性下降,而氨态氮含量随Pb²⁺处理浓度的增加在细胞中大量积累,蛋白质和叶绿素等有机氮化合物合成被抑制,提示了Pb²⁺抑制了菠菜中无机氮向有机氮的转化。