利用植物修复Zn、Cu污染是当今环境学和生物学研究的一个方向。目前用于植物修复的植物种类筛选主要集中在一些超富集植物上。超富集植物虽具有较强的富集能力,但是也存在生物量小、生长地域与环境受限、品种资源较少等不利因素,从而限制了这项绿色生物技术的应用。本课题拟利用木本植物杨树作为植物修复的备选植物,在试验中模拟Zn、Cu胁迫环境,研究杨树对Zn、Cu胁迫下的部分生理响应以及在体内Zn、Cu富集的分布规律,探讨不同杨树材料间的抗性及修复潜力的差异,为利用杨树进行植物修复提供一些理论准备。本研究以华中农业大学基地的5个杨树材料插条为试验材料(I-69、南抗2号、常绿杨、小叶杨和鲁山杨),使用不同浓度Zn、Cu进行处理,研究了Zn、Cu对杨树材料植株生长、叶片相对电导率、叶绿素相对含量、可溶性蛋白质含量及丙二醛(MDA)含量的影响,分析了Zn、Cu在5个杨树材料体内分布、积累和迁移特性,研究了栽植杨树材料后,土壤中Zn、Cu含量变化和pH值的变化,并对杨树Zn、Cu积累和毒害的生理机制进行了讨论。得到如下主要结果:(1)从表观形态上来说,5个杨树材料对Zn、Cu胁迫的抗性依次为小叶杨＞鲁山杨＞南抗2号＞1-69＞常绿杨。(2) 5个杨树材料的高和地径生长率随着Zn、Cu胁迫的增大而显著下降。综合考虑生长指标的变化,5个杨树材料生长对Zn、Cu胁迫的抗性依次为鲁山杨＞南抗2号＞1-69杨＞常绿杨＞小叶杨。(3)随Zn浓度增大,杨树材料生物量存在先降后增的趋势,而随Cu处理浓度的增高,杨树的生物量呈下降趋势,在Zn、Cu交互胁迫条件下,杨树生物量降低速率随两者交互浓度的增加呈现逐渐降低的趋势,即中等浓度的Zn、Cu互作促进杨树生物量的积累。(4)随Zn、Cu浓度增加,5个杨树材料叶片叶绿素相对含量明显降低。其中,小叶杨受胁迫后,叶片中相对叶绿素含量仍最高,且含量恢复较快。(5)随Zn、Cu处理时间延长,杨树叶片相对电导率逐渐增大。各材料间差异显著,小叶杨和南抗2号细胞膜受伤害程度最低。杨树叶片相对电导率增大速率随Zn、Cu交互浓度的增加呈现逐渐降低的趋势,即高浓度的Zn、Cu相互制约了其对杨树细胞质膜的破坏。(6) Zn、Cu处理21 d后,各杨树材料叶片中可溶性蛋白质的含量大小为:小叶杨＞常绿杨＞鲁山杨＞南抗2号＞I-69杨。叶片中可溶性蛋白质的含量随Cu离子浓度增加,呈先增后降的趋势,随Zn离子浓度增加先降后升,在600 mg/g达到最高值。(7)杨树叶片中MDA的含量随处理时间的延长而逐渐增大。各材料间差异性显著。总体来说,杨树叶片中MDA含量随Zn离子浓度升高而呈现上升趋势,随Cu离子浓度升高而则呈现先升后降趋势。在Zn、Cu交互作用下,杨树叶片中MDA含量随Zn、Cu交互浓度增加而降低,说明随Zn、Cu交互浓度增加,杨树叶片膜受破坏程度增加。(8)不同杨树材料对Zn、Cu的富集能力存在种间差异,小叶杨体内Zn、Cu累积量最多,富集能力最强,且小叶杨Zn主要累积在根中,而对Cu主要累积在茎中;5个杨树材料吸收的Zn在各器官的累积量为根＞叶＞茎;Cu在各器官的累积量为根＞茎＞叶。(9)不同浓度Zn处理对Zn、Cu在杨树各部位的迁移系数无显著影响,不同浓度Cu处理只对根部Cu累积量达到极显著水平,杨树根部累积Cu含量随处理Cu浓度的增加而增加。总体来说,杨树对Zn、Cu胁迫具有较强的忍耐力,低浓度Zn对杨树生长基本无影响,而高浓度Zn、Cu则对杨树生长产生毒害作用,且随着胁迫浓度的提高和处理时间的延长而毒害程度加大。在Zn、Cu胁迫下,5个杨树材料对Zn、Cu的综合抗性排序为:小叶杨＞南抗2号＞常绿杨＞I-69杨＞鲁山杨,且5个杨树材料间综合抗性差异显著。5个杨树材料单独对Zn、Cu的综合抗性排序均为:小叶杨＞南抗2号＞I-69杨＞常绿杨＞鲁山杨。