随着人类社会经济的发展,全球受到着重金属污染的威胁和毒害。重金属污染的主要来源是矿业开发、冶金工业、化学工业、钢铁工业、交通排放等相关行业。据不完全统计,中国的耕地污染面积达2667万公顷,其中,工业污染的1000万公顷,1000万公顷化肥污染的农药残留。镉、砷、铅、铬等重金属污染近2000万公顷,约占土地总面积的1/5,这其中,镉污染土地面积1133万公顷,汞污染土地面积约为312万公顷,涉及我国25个区的11个省。重金属污染的治理已刻不容缓,而重金属修复技术的研究和开发,正是实现环境治理的重要手段。植物修复技术相对于传统的物理、化学工程修复等技术方法,植物修复具有工程操作简便、投资运营成本低、无二次污染、后续处理简便、具有潜在的经济价值等优点,同时,植物修复还可以改善耕地质量,改善居民周边的生活环境,是一种可持续的、生态性、社会效益明显的修复技术。本文研究了镉对不同类型苎麻的多项生理指标的影响,探讨了不同根型苎麻对镉胁迫的耐性及其耐性机理。并从苎麻抗氧化酶系统和DNA甲基化水平上探讨了硒对重金属胁迫的缓解机制。本文的研究结论主要有:1)较低浓度(3mgL-1)的镉处理,对苎麻的生长量无明显危害,当镉浓度≧3 mg L-1时,三种根型的苎麻生长量都随着镉浓度的增加而减少,镉浓度为9mg L-1时,三种苎麻的茎干重相比对照组分别下降了 69.76%,77.08%,33.87%。三种苎麻的茎干重对比中,中苎一号(深根型)>浏阳大叶青(中根型)>长沙青叶麻(浅根型)。相比于对照组,长沙青叶麻、浏阳大叶青、中苎一号三种苎麻,细胞膜透性分别增加了 51%、46%、18%,说明当镉浓度高于一定值后,将致使抗胁迫机制的失效,从而造成细胞膜等生理结构的损伤。2)苎麻对镉的吸收随着镉处理浓度的增加而升高,吸收的镉主要集中在苎麻根系部分,而不同镉浓度的处理,都降低了苎麻对镉的运转系数。三种苎麻对镉的运转系数仅在0.13-0.23之间,而根系积累的镉含量能达到278-1389 mg kg-1 dw。在镉浓度为6mg L-1条件下,长沙叶青麻、浏阳大青叶、中苎一号对镉的运转系数分别由0.227、0.211、0.180下降到0.139、0.144、0.130。这种结果表明,植物吸收的重金属大量的集中在耐性更强的根部,是苎麻抗镉胁迫的重要机制之一。3)Cd胁迫能迅速促使苎麻叶片细胞内包括内源亚精胺、脯氨酸等物质的产生,从而减低镉胁迫造成的自由基氧化胁迫,减低水分缺失等生理迫害。这表明镉胁迫能有效促使苎麻细胞产生特定的生理响应,激活抗镉胁迫防御机制,这是苎麻耐镉的重要生理机制之一。4)苎麻能有效的固定根系周边的大量镉,从而减少环境中镉的流动性,减低对周边环境的连续污染及扩散,将重金属固定在污染区域,这也是植物修复的一个重要途径。但是,重金属对苎麻的毒性具有相当高的隐蔽性,这也提醒在苎麻的植物修复应用工程中,苎麻的的安全利用应该引起高度的重视,避免重金属污染条件下生长的苎麻,通过食物链进入生物链高级动植物,以免造成对人类健康的危害。5)代表浅根型、中根型、深根型的长沙青叶麻、浏阳大叶青和中苎一号,在不同镉浓度胁迫条件下,中苎一号苎麻的生物量、吸收积累镉高于长沙青叶麻、浏阳大叶青。而且,在高浓度镉胁迫环境中,细胞膜透性对镉胁迫的影响最小。表明代表深根型苎麻的中苎一号,具有更好的抗镉胁迫能力。6)适当浓度的硒能有效改善苎麻的耐镉胁迫能力,较高浓度硒则会对苎麻产生产生毒害作用。当叶片喷洒硒浓度为1.2 μM时,无镉和镉胁迫浓度为6 mg L-1的苎麻组,叶绿素含量分别增加了 14.70%和36.49%,根内细胞MDA含量分别下降了 20.32%和8.97%,叶片细胞MDA含量分别下降了 15.68%和15.05%,而苎麻叶片细胞内的细胞膜透性则无明显变化。在喷硒酸钠溶液为1.8μM时,培养液中镉含量分别为0和6mg/L时,苎麻叶片叶绿素含量下降了 8.40%和8.32,根内细胞MDA含量分别上升了 9.80%和9.82%,叶片细胞MDA含量分别上升了 9.45%和15.50,而苎麻叶片细胞内的细胞膜透性则增加了 7.48%和12.75%。这证实了第三章结论,即低浓度镉能促进苎麻生长,高浓度镉会危害苎麻生长,甚至是造成不可恢复性损伤。7)在不同浓度镉胁迫条件下,叶片喷洒浓度为1.2μM的硒酸钠溶液,与单独在3、6、9mg/L镉浓度条件下相比,苎麻叶片细胞内的SOD和POD活性分别上升了 35.34%,43.18%,3.63%和 12.45%,14.14%,3.27%,DNA 甲基化分别下降了 10.70%,18.18%and 15.59%。说明低浓度硒能有效增强植物抗氧化酶活性,并对植物在镉胁迫产生的DNA甲基化异常现象有一定的调节作用。8)基于以上实验结果的分析与讨论,可以得出硒对镉胁迫条件下,对苎麻的抗氧化缓解机制可能是由于以下几个原因:①硒能减少苎麻对镉的吸收,并能抑制镉从根部转移更为脆弱的地上部分;②硒可以通过提升植物的抗氧化酶活性,从而提高苎麻去除镉胁迫产生的活性氧自由基的机能;③影响并调节苎麻DNA甲基化的稳定。