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土壤重金属镉污染治理是当前研究的全球性热点问题。重金属Cd为植物体内非必需金属离子,对植物具有毒害作用。探讨外源物质对重金属Cd胁迫下植物生理响应机理以及植物体内Cd积累的变化,可揭示外源物质对植物体内Cd毒害的缓解机理。本研究以草本植物绵毛水苏(Stachys lanata)为试验材料,采用土培方法,用Cd2+浓度300mg/kg胁迫10d后、分别喷施梯度浓度水杨酸(SA)、谷胱甘肽(GSH)、钙(Ca)和柠檬酸(CA)于相应植株的叶片,以Cd2+浓度300mg/kg胁迫(CK)为对照,研究不同梯度浓度处理下,4种外源物质对绵毛水苏生长、叶片渗透物质含量、叶绿素含量、3大抗氧化酶活性、AsA-GSH循环系统和植株体内Cd积累的影响。结果表明:与正常生长植株(0mg/kg Cd)相比,(1)CK抑制了绵毛水苏的生长。与CK相比,4种外源物质处理对植株的株高、叶色、叶面积和萌蘖均有一定程度的改善,并提高了叶片相对含水量和地下部、地上部干物质积累量,促进了植物根系活力。其中SA、GSH、Ca和CA在浓度为1.0、0.4、2.0和1.0mmol/L时干物质积累量分别达到CK的130.53%、138.17%、193.13%、170.23%。(2)处理第7d时CK叶片MDA含量升高了83.47%,添加缓解剂后MDA均下降,其中SA、GSH、Ca依次在1.0、0.2、4.0mmo/L处理第7d较CK降低了47.17%、53.28%、50.32%,而CA在1.5mmo/L处理第3d时降低了22.40%。CK处理下,叶片可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量分别降低了26.15%、15.42%和32.17%。与CK相比,除0.4mmol/L GSH处理第3d可溶性糖含量降低外,其余处理均高于CK。其中,SA处理下,可溶性糖和可溶性蛋白含量最高值分别出现在SA浓度1.0、1.5mmol/L处理第3d时,较CK增加了16.06%和14.13%;游离脯氨酸在0.5mmol/L处理第7d达到峰值,较CK增加了311.39%。而GSH、Ca和CA处理下,三指标的峰值均出现在第7d,其中,GSH处理浓度依次为0.3、0.3、0.1mmol/L,分别较CK增加50.28%、12.77%和313.77%;Ca处理浓度依次为4.0、3.0和1.0mmol/L,分别较CK增加78.76%、29.33%和260.00%;CA处理处理浓度依次为1.5、0.5和0.5,分别较CK增加88.98%、12.71%和313.77%。CK处理下叶片叶绿素含量降低了60.34%。与CK相比,SA、GSH、Ca和CA处理分别使叶绿素含量提高了1.051.47倍、1.071.72倍、1.081.15倍和0.991.49倍。(3)CK处理下,绵毛水苏SOD、POD和CAT活性均升高。与CK相比,4种外源物质处理使绵毛水苏SOD、POD和CAT活性增加,其中SA处理下,浓度1.5mmol/L时,三指标分别在处理第1d、7d和7d时达最高值,较CK依次增加了57.39%、85.00%和38.51%;GSH处理下,三指标最大值分别出现在浓度0.3mmol/L处理第1d,0.3mmol/L处理第7d和0.2mmol/L处理7d,较CK依次增加了60.77%、26.81%和50.21%;Ca处理下,三指标最大值依次在4.0mmol/L处理第1d、3.0mmol/L处理第3d和3.0mmol/L处理第7d,较CK分别增加了98.33%、29.98%和49.39%;CA处理下,三指标依次在1.0mmol/L处理第1d、1.5mmol/L处理第3d和1.5mmol/L处理第1d达到最大值,依次较CK增加了105.81%、40.78%和26.15%。(4)CK处理第7d绵毛水苏AsA含量降低了47.08%、GSH含量增加了38.30%,APX和GR活性分别增加了193.00%和202.29%。与CK比较,4种外源物质处理下AsA、GSH、APX和GR活性变化趋势不尽一致,其中,SA、GSH、Ca和CA处理下,AsA含量最大值出现在处理第7d,处理浓度分别为1.0、0.3、3.0和2.0mmol/L,较CK增加了83.46%、144.26%、166.62%和170.75%;GSH含量最大值分别出现在1.5mmol/LSA处理第3d,0.2mmol/LGSH、3.0mmol/LCa和1.5mmol/LCA处理第1d时,分别较CK增加了158.03%、110.26%、68.63%和13.97%;APX活性峰值在1.5mmol/L SA处理第3d,0.4mmol/LGSH、1.0mmol/LCa、1.5mmol/LCA处理第7d,分别为CK的1.58、1.72、1.54和1.93倍;GR活性峰值分别出现在1.5mmol/L SA和0.2mmol/LGSH处理第1d、3.0mmol/LCa和1.5mmol/LCA处理第3d,分别较CK增加了218.25%、213.83%、144.50%和131.85%。(5)绵毛水苏吸收的Cd主要集中在根部。外源SA对植物Cd吸收无明显影响,GSH抑制了Cd向地上部的运输,Ca处理抑制植株对Cd的吸收,而CA促进了植物根系和叶片对Cd的富集。综上认为,外源SA、GSH、Ca和CA对Cd胁迫下绵毛水苏具有一定的缓解效果,且最佳缓解浓度分别为:SA 1.01.5mmol/L、GSH 0.30.4mmol/L、Ca 2.03.0mmol/L、CA 1.52.0mmol/L。