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铅(Pb)和砷(As)是土壤重金属污染的主要元素,铅砷的复合污染在自然界中也大量存在。植物修复,具有成本低、环境友好等特点,现己被普遍认为是治理重金属污染土壤的有效技术之一。具有潜在重金属耐性和超富集能力的植物,是重金属污染土壤植物修复技术的基础。本文以华东蹄盖蕨为研究材料,通过土壤盆栽实验,应用电镜分析技术、电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)及其它生理测定技术,从器官和亚细胞水平上系统的研究了Pb、As及其交互作用对华东蹄盖蕨生理生化特性的影响,Pb、As在华东蹄盖蕨组织和亚细胞内的积累和分配,以及华东蹄盖蕨对Pb、As的迁移转运和富集能力。研究结果表明:(1)随Pb、As处理浓度的增加和胁迫时间的延长,华东蹄盖蕨羽叶叶绿素a,b及总量都逐渐降低,且叶绿素a降幅大于叶绿素b。Pb、As胁迫,引起膜脂过氧化,导致羽叶内丙二醛(MDA)和可溶性蛋白(SP)含量增加。同时,保护酶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性随Pb、As处理浓度的增加和胁迫时间的延长呈现出先升后降的动态变化。华东蹄盖蕨对Pb有较强的耐受性,As对华东蹄盖蕨的胁迫效应较Pb的伤害强烈。复合处理整体加剧了对华东蹄盖蕨羽叶的生理伤害,呈现协同效果,但在浓度过高(Pb400As400)时,又表现出轻微的拮抗作用。(2)单Pb及Pb、As复合胁迫下,华东蹄盖蕨羽叶、叶柄和根中Pb含量均随着处理浓度的增加而显著增加。Pb在华东蹄盖蕨体内的累积量为:叶柄>根>羽叶。华东蹄盖蕨表现出较强的铅富集和迁移能力,富集和迁移能力随处理浓度的增加而增强,最高时富集系数和迁移系数均大于1,符合McGrah等(2003)对超富集植物的定义,表明华东蹄盖蕨是一种铅的超富集植物。而砷在华东蹄盖蕨中累积的主要部位是根,叶柄和羽叶中含量极少。富集系数与迁移系数都小于1,不符合砷的超富集植物定义。亚细胞水平上,在华东蹄盖蕨根、叶柄和羽叶中,细胞壁都是Pb、As累积的主要部位,占总累积量的50%以上,有效减轻了重金属对植物的伤害。(3)电镜观察结果表明,Pb、As胁迫对华东蹄盖蕨羽叶超微结构产生了不同程度的伤害作用,其中叶绿体对重金属胁迫最为敏感,低处理浓度时表现为类囊体片层膨胀,外膜消失,嗜锇颗粒增加,严重时叶绿体发生降解;细胞核变化表现为核膜溶解,染色质凝聚,严重时核仁结构受损;线粒体变化为外膜破坏,严重时呈现空泡化。同浓度As对华东蹄盖蕨伤害大于Pb,两者间交互作用对羽叶细胞叶绿体、线粒体和细胞核的伤害表现为协同效应。