氮磷营养富集所导致的富营养化,常造成水体藻类暴发,透明度下降,水质恶化,水生态系统受损。沉水植物是湖泊生态系统的重要组分,具有吸收水体营养物质、净化水质、抑制藻类生长繁殖、维持水生态系统稳定等重要作用。菹草(Potamogeton crispus L.)是一种典型的大型沉水植物,对污染水体有较强的净化和适应能力,尤其是在冬季其他植物衰亡时其净化功能尤为重要。菹草主要依靠无性繁殖体石芽进行繁殖,石芽的形成和萌发是菹草种群延续的关键。本文在人工培养条件下,研究了上覆水氮(0.2 mg N/L和20 mg N/L)、磷(0.02 mg P/L和2 mg P/L)水平和光强(高光强、中等光强和低光强)对菹草生长和繁殖体形成的影响,以及细胞分裂素抑制剂对其调控作用,试图阐明水体富营养化因子影响菹草生长和繁殖形成的生理机制,为菹草资源的合理利用以及富营养化湖泊的生态修复提供理论指导。主要研究结果如下:1.菹草茎叶生物量积累受上覆水氮磷互作的显著影响。在低氮低磷条件下,菹草叶片光合色素含量、植株可溶性糖含量均显著提高,而茎叶氮磷吸收量和ABA、JA含量显著降低。在高氮高磷条件下,菹草植株氮磷吸收量和茎叶ABA、JA含量显著升高,而叶片光合色素含量、植株碳水化合物含量显著降低。上覆水低氮促进繁殖体的形成和生长,高氮虽促进植株生长,但推迟繁殖体形成的时间。在低氮低磷条件下,菹草茎尖IAA含量显著提高,在高氮高磷条件下,菹草繁殖体形成数、生物量和碳水化合物含量、积累量显著降低。在低氮高磷和高氮低磷两种营养条件下,菹草繁殖体形成数增多,但繁殖体大小和生物量较低氮低磷处理低。上覆水高氮高磷组合显著抑制繁殖体形成和生长,不利于菹草种群的繁殖。2.在不同上覆水氮、磷水平下,光照不足均影响菹草的营养体生长,并抑制繁殖体的形成,造成菹草繁殖力下降。在低氮条件下,低光显著降低植株的氮磷吸收量、叶片光合色素含量和植株碳水化合物含量,增加茎叶ABA、JA含量。低氮低磷条件下,高光增加植株碳水化合物含量,促进顶生石芽形成,提高繁殖体碳水化合物含量和积累量;中等光强增加植株氮磷吸收量、叶片光合色素含量和茎尖ABA、IAA含量,显著促进茎叶生长和腋生石芽、鳞枝形成。低氮高磷条件下,高光增加植株氮磷吸收量、碳水化合物含量,提高茎叶生物量和繁殖体形成量;中等光强提高茎叶光合色素含量和茎尖IAA含量,促进繁殖体生长。高氮低磷条件下,高光促进菹草生长和繁殖体形成,增加繁殖体数量、生物量和碳水化合物积累量;中等光强增加叶片光合色素含量,植株磷吸收量和可溶性糖含量,繁殖体淀粉含量。高氮高磷条件下,中等光强增加茎叶生物量和氮磷吸收量,提高叶片光合色素含量,促进繁殖体形成和生长,提高繁殖体生物量和碳水化合物积累量;高光不利于植株生长和繁殖体形成,并导致菹草植株茎基腐烂。高光与高氮高磷组合显著影响菹草后期的营养生长,抑制繁殖体形成和生长,导致种群繁殖能力下降。3.在繁殖体形成前降低内源细胞分裂素代谢水平,有利于提高高磷条件下菹草的繁殖能力。在繁殖体形成前15 d、10 d和5 d分别应用1μM洛伐他汀处理菹草植株,均可提高茎叶氮磷吸收量、可溶性糖含量和生物量,促进繁殖体形成,提高繁殖体生物量和淀粉积累量,但不影响繁殖体形态、大小和淀粉含量,其中在繁殖体形成前10 d处理效应最为显著。在繁殖体形成前18 d、13 d和8 d分别应用1μM洛伐他汀处理菹草植株,可不同程度地降低营养体生物量、氮磷吸收量和可溶性糖含量,但提高植株淀粉含量;在繁殖体形成前8 d洛伐他汀处理,显著促进石芽形成并提高石芽碳水化合物含量,但石芽生物量没有增加。4.对不同光照强度下菹草茎尖和叶片进行转录组测序和数据分析,并应用七大数据库对unigene进行功能注释和分类,共得到了472570个unigene,注释到了286796个基因。在KEGG数据库中对生长素、细胞分裂素、脱落酸、茉莉酸和糖代谢相关差异基因进行富集分析,共筛选到了13个差异表达基因,为后续研究植物激素调控不同环境条件下菹草繁殖体形成的分子机制奠定了基础。