砷(As)是重金属污染中所涉及的主要元素之一,As毒性强,不仅会造成土壤严重污染导致农产品的产量和质量下降,甚至被植物吸收积累并通过食物链的迁移最终被人体吸收危害身体健康。目前关于As在土壤中分布及影响因子作用过程研究有一定的报道,但是关于As与植物吸收之间的关系及其对植物生理生化作用的影响机制还鲜有研究。因此,本文以辽宁地区的主要作物之一的玉米为供试材料,通过选取对As积累差异明显的3组玉米品种,每组选择2个典型。通过水培实验研究As胁迫下玉米生长发育、理化特性受到的影响及对超微结构做出比较和讨论,探讨As在不同品种玉米体内的分布积累规律及与理化反应和超微结构改变间的关系,为低As积累玉米品种抗As毒害的机理研究提供理论依据,研究结果如下：1.As对不同品种玉米超微结构的影响玉米叶肉细胞受As毒害超微结构变化表现不同。As高积累品种细胞壁增厚并发生严重质壁分离,As低积累品种细胞壁增厚及质壁分离现象不显著；As低积累品种细胞膜模糊内陷,As高积累品种细胞膜严重溶解内陷；As高积累品种叶绿体破裂分散被膜断裂消融,基质稀疏,基粒片层和基粒类囊体无序散落膜质结构断裂溶解,As低积累品种细胞叶绿体肿胀被膜模糊,基粒片层和基粒类囊体排列紊乱；As低积累品种线粒体肿胀被膜结构模糊,As高积累品种线粒体肿胀及空泡化严重,被膜破碎消失；As高积累和低积累品种细胞核核仁均变形分散成多小核仁,染色质凝集空泡化,As高积累品种膜结构模糊溶解现象较As低积累品种更显著；As高积累品种内质网消失,而As低积累品种内质网肿胀模糊。2.As对不同品种玉米As吸收与积累的影响玉米对As的吸收表现为地下部分>地上部分,As高积累品种根部吸收环境中As并在体内积累能力较强且As向地上部分转运能力较强,As低积累品种根部吸收环境中As并在体内积累能力较弱且As向地上部分转运能力较弱,而As积累水平中等的品种一种根部吸收环境中As和As向地上部分转运能力均介于As高积累和低积累品种之间,一种根部吸收环境中As能力较强但As向地上部分转运能力较弱。除玉米吸收环境中As能力外,As在玉米中向地上部分转运能力对玉米地上部分As积累起至关重要作用。3.As对不同品种玉米生长的影响低浓度的As促进不同品种玉米种子的发芽,高浓度的As对玉米种子发芽有显著抑制作用,品种间没有明显的差异。低浓度的As对As低积累品种玉米的株高、根长、根冠比和干物重有促进作用,对As高积累品种促进作用不显著；高浓度的As对其均有抑制作用。As积累能力不同品种的玉米生长情况的影响表现出品种间差异,As低积累品种的玉米形态上表现出更好的生长情况。4.As对不同品种玉米抗逆生长的影响随着As浓度的增加玉米叶片和根系质膜透性随之增大,品种间存在明显差异,As高积累品种的玉米更大浓度范围内保持较低的叶片和根系质膜透性。叶和根脯氨酸含量对As胁迫的响应均随浓度的增加先增高后降低,有明显品种差异,As低积累品种的玉米更大浓度范围内保持较高的脯氨酸含量,20-40mg/LAs超出了玉米的抗性调节能力。玉米叶和根可溶性蛋白含量对As胁迫的响应均随浓度的增加而减低,As积累能力越低的玉米品种叶片和根系维持体内可溶性蛋白合成和抵抗可溶性蛋白消耗能力越强。玉米叶可溶性糖含量随As浓度的增加先增加后降低,而根可溶性糖含量随As浓度的增加而降低,存在显著品种差异,As低积累品种能更大可能性的保持植物体内可溶性糖的合成和含量。玉米叶和根MDA含量随As浓度的增加而增高,存在显著品种差异,As低积累品种MDA积累量较少表现出更低水平As胁迫伤害。As胁迫显著增加了玉米叶和根部的NPT含量,存在显著品种差异,As低积累品种更大程度保持较高NPT含量,表现出更好的解毒能力。5.As对不同品种玉米抗氧化酶活性的影响随着As添加浓度的增加,玉米叶和根的SOD、POD活性均先增高后降低,玉米叶CAT活性先增高后降低,根CAT活性在高浓度下随浓度升高而降低,有显著的品种差异,As低积累品种更大程度保持较高抗氧化酶活性,表现出更好的As胁迫防御能力。可见,不同品种玉米在As胁迫下细胞超微结构及体内生理生化反应均具有显著差异。As高积累品种玉米超微结构破坏更严重,生理生化反应体现出较As低积累品种玉米更差的As抗性和As胁迫下解毒能力。