重金属污染的治理是全球面临的重大环境问题,植物修复技术是重金属污染治理的重要手段。而超富集植物则是实现植物修复的重要材料和首要前提。但目前超富集植物种类数量偏少和已知超富集植物生物量偏低以及富集过程中富集效果不明显都限制了该技术的应用和改良。李氏禾(LeersiahexandraSwartz)是在我国西部某电镀厂附近河流中首次发现的铬超富集植物,也是国际上发现的为数不多的铬超富集植物之一,而且对铜、镍等重金属也表现出较强的耐性和富集能力。本研究通过水培,盆栽等系列试验,筛选出高富集铬李氏禾生活型作为后期研究的材料。探讨了李氏禾富集铬过程中添加不同有机酸和无机肥的影响,同时对李氏禾生长的最适生态环境进行了研究,以期扩大生物量为该植物今后应用于修复重金属污染水体和土壤的实践提供更多理论和技术支持。现将本研究的主要结果总结如下:　　 1.水培条件下,从桂林荔浦县、桂林市雁山区和桃花江三个地方采集来的李氏禾对Cr的富集能力均超过1000mg/kg,而且其对Cr具有较强的耐受能力,各组李氏禾生长状况良好。培养期间Cr污染条件下生长的李氏禾生物量与对照相比无显著减少。在80mg/L营养液中生长的李氏禾根、茎和叶的重金属含量均高于在20mg/L营养液中生长的李氏禾的含量,45d后在重金属含量为80mg/L营养液中生长的李氏禾叶、茎、根中Cr含量最高分别达到8177.51mg/kg、3129.52mg/kg、3592.54mg/kg。培养期间,李氏禾能使培养液中重金属Cr含量大幅降低。各样品的SIR平均值为1.24＞1,即证明李氏禾对重金属Cr有较强的转运能力。同时,这三种不同生活型的李氏禾对Cr的富集能力有差别,在Cr浓度为20mg/L的培养液培养的样品中,采集自桂林荔浦县电镀工业区的李氏禾样品其叶、茎、根中Cr含量最高分别达到达到3864.62mg/kg、2022.22mg/kg、1410.63mg/kg,比采集自桂林市桃花江沿岸的李氏禾叶、茎、根中Cr含量分别高出18.56％、30.32％、27.59％,比采集自桂林雁山的李氏禾根、茎、叶中Cr含量分别高出7.55％、57.75％、1.60％;在Cr浓度为80mg/L的培养液培养的样品中,采集自桂林荔浦县电镀工业区的李氏禾样品其叶、茎、根中Cr含量最高分别达到8177.51mg/kg、3129.52mg/kg、3592.54mg/kg,比采集自桂林市桃花江沿岸的李氏禾根、茎、叶中Cr含量分别高出9.75％、38.10％、44.63％4,比采集自桂林雁山的李氏禾叶、茎、根中Cr含量分别高出33.43％、36.42％、41.56％。可见3个李氏禾生活型都是铬超富集植物,而无论培养液Cr浓度如何,来自桂林荔浦县电镀工业区李氏禾对Cr有更强的富集能力,是后期试验的最优材料。　　 2.盆栽试验中,向经Cr处理的土壤中加入EDTA、酒石酸、草酸和柠檬酸4种有机酸后,李氏禾的生长速度比对照有所增加,且以柠檬酸处理李氏禾增加较快,但相互之间差异性不显著(p=0.086＞0.05)。加入酒石酸、草酸和柠檬酸对交换态Cr的含量略有减少,但与对照比较差异不显著(p=1.184＞0.01);而EDTA处理则显著提高了交换态Cr的含量,与对照相比提高了80.30％。添加EDTA极显著地提高了李氏禾根系对Cr的吸收,根系Cr的含量达3671mg·kg-1,是对照的3倍,与添加其他有机酸差别显著(p=0.02＜0.05),而其它有机酸处理对李氏禾根系的Cr含量影响不大,与对照相比差异不显著(p=0.791＞0.01)。施加EDTA显著提高了Cr向地上部分的迁移能力,迁移(转移)系数由对照的1.16增加到1.44,提高了24％;柠檬酸对Cr的迁移也起到了一定的促进作用,但效果不如EDTA明显;草酸和酒石酸甚至略微降低了Cr向地上部分的迁移,迁移系数比对照分别下降0.11和0.08,说明草酸和酒石酸对Cr的迁移有一定抑制作用。　　 3.NH4NO3、(NH4)2SO4和Ca(NO3)2三种氮肥的施用对李氏禾生物量的影响与对照(未施肥)差别显著,对铬的富集也会产生不同影响。其中NH4NO3处理李氏禾生物量最大,土壤铬浓度为高污染水平400mg/kg和低污染水平100mg/kg时,其生物量分别达到18.60g/10株和20.50g/10株,而(NH4)2SO4处理只有4.45g/10株和5.70g/10株;Ca(NO3)2处理只有5.61g/10株和6.82g/10株,对照处理为4.12g/10株4.67g/10株。施用NH4NO3的李氏禾生物量与施用其它两种氮肥及对照的李氏禾生物量差异极其显著(p=0.00＜0.01)。用(NH4)2SO4处理过的李氏禾的根、茎和叶中的铬浓度最大,在土壤铬浓度为400mg/kg时,分别达到19546mg/kg,3265mg/kg,6118mg/kg,施用(NH4)2SO4李氏禾植株地上部和根吸收铬量均高于施用NH4NO3的,施用NH4NO3植株地上部和根吸收铬量高于施用Ca(NO3)2的。施用(NH4)2SO4的李氏禾吸附铬量与其他处理差异显著(p=0.013＜0.05);对照处理与施用Ca(NO3)2和NH4NO3的李氏禾吸附铬差异不显著(p=0.319＞0.05)。　　 4.在李氏禾富集铬过程中施用无机肥,会引起李氏禾的生理生化指标不同的变化。三种肥料处理中施NH4NO3的李氏禾的蛋白质含量最高,与其它处理差异显著(p=0.041＜0.05);同时,NH4NO3处理中植物的叶绿素相对对照要高,而且与其它处理差异显著(p=0.027＜0.05)。不同N处理之间含糖量差异不显著(p=0.409＞0.05),但相同处理不同重金属浓度之间植物含糖量有差别(p=0.049＜0.05),高浓度下的植物含糖量高于低浓度,各种肥料处理中,在400mg/kg铬处理土壤上生长的李氏禾总糖都多于100mg/kg处理。　　 5.以室内模拟重金属铬污染并添加外源有机酸(乙二胺四乙酸,EDTA)下的李氏禾栽培植株新鲜叶片为供试材料,采用CTAB法来提取李氏禾基因组总DNA,琼脂糖凝胶电泳结果显示提取的DNA符合RAPD反应对模板DNA的要求。在对46个随机引物进行RAPD引物的初步筛选中,通过对琼脂糖凝胶电泳图谱分析,筛选出S43、S51和S55随机引物作为本研究中重金属铬污染下李氏禾遗传多样性RAPD分子标记的引物。以S43作为引物对李氏禾植株的RAPD扩增结果在琼脂糖凝胶电泳上显示,在添加10mmol/L浓度的EDTA下,在1000bp附近出现DNA多态性条带;以S51作为引物的RAPD扩增结果显示,在添加5mmol/浓度的EDTA下,在1904bp和3530bp大小附近出现DNA多态性条带;以S55作为引物的RAPD扩增结果显示,在添加10mmol/L浓度的EDTA下,在1548bp附近出现DNA多态性条带。　　 6.对影响李氏禾RAPD反应的模板用量、引物用量、dNTP浓度、Taq酶浓度等因素进行优化。结果表明:25μL反应体系中含10×Buffer缓冲液2.5μL,模板0.5μL,Mg2+2μL(20μmol/L),引物0.3μL(120μmol/L),dNTP0.5μL(200μmol/L),Taq酶为2.0U时,RAPD扩增的效果较好,DNA条带清晰且数目较多,扩增结果稳定且重复性良好,可应用于李氏禾的RAPD分析,检测其遗传多样性的研究,进而为从分子水平进一步了解其重金属富集机制提供参考数据和技术支持。　　 7.在试验水分单因子对李氏禾的影响中,在土壤含水量为100％、60％、和30％三个分组中,李氏禾在60％水分梯度下生长表现最好。在光照和温度影响试验中,李氏禾的生长速度受光照的影响差异性极其显著(p=0.001＜0.01),李氏禾在照强度达到30001x左右生长最好。在肥料、光照和水分的交互试验中,李氏禾的生长速度受水分和光照交互作用的影响差异性不显著(p=0.124＞0.05)。李氏禾的生长速度受肥料的影响差异性不显著(p=0.072＞0.05);受水分的影响差异性极其显著;生长速度受水分和肥料交互作用的影响差异性不显著(p=0.890＞0.05)。李氏禾的生长速度受肥料的影响差异性不显著(p=0.149＞0.05),即施肥与未施肥对李氏禾生长速度的影响不大。相关性分析表明,李氏禾生长过程中新增叶片数、新增分蘖数、最大根系长度和最大叶片均与是否施加肥料有关(p=0.011,0.021,-0.747,0.034＜0.05)。可见,在培育过程中适当施肥能增加李氏禾生物量。试验过程中设计的三个生态因子交互作用对生长的影响,认为李氏禾在土壤含水量为60％、中光照度(30001x左右)和适当追肥的条件下生长最好,是以后李氏禾培养过程中选择的组合。　　 6、本次研究首次对铬超富集植物李氏禾不同生活型进行筛选,确定了生长在荔浦地区的李氏禾是铬富集偏高的生活型;同时探讨了不同的有机酸会对李氏禾富集铬产生影响,证明了EDTA对富集过程明显的促进作用。确定了施用(NH4)2SO4能促进李氏禾对铬的富集和水分是影响李氏禾生长的关键生态因子。这些结论都为提高李氏禾的修复效果提供理论支持。