本文以分布广泛的水生植物-菹草(Potamogetom crispus Linn)、茶菱(TrapellaSinensis Olive)和竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus Miq)作为研究对象,以植物非必需金属元素-镉和铅以及兼具有毒性和营养的金属元素-铜,通过模拟水体重金属污染环境,系统研究了三种典型水生植物抗重金属胁迫机理以及外源脯氨酸和外源多胺对水生植物重金属胁迫的缓解效应和机理。研究结果表明:　　 (1)研究了外施不同浓度(20、40、60、80mg·L-1)的脯氨酸(Pro)对3mg·L-1Cd2+毒害的缓解效应。结果表明,茶菱体内Pro含量在单一Cd2+毒害下明显增加,外施Pro后,显著降低；叶绿素和可溶性蛋白含量在单一Cd2+毒害下大幅下降,外施Pro后,失绿症状有所减轻；保护酶(SOD、CAT和POD)系统在单一Cd2+毒害下比例失调,平衡被打破,活性下降,外施Pro后,SOD,POD活性较对照升高,CAT持平,其比例维持在正常范围内；O2˙-产生速率在单一Cd2+毒害下大大加快,外施Pro后,其产生速率恢复正常水平:丙二醛(MDA)含量在单一Cd2+毒害下积累加剧,外施Pro后,积累程度有所降低。因此,外源Pro可以通过减轻叶绿素和可溶性蛋白的降解,促进蛋白合成,减缓MDA积累,降低O2˙-产生速率,增强保护酶活性来增强植物对重金属胁迫的抗性,增强植物对逆境的适应能力。本实验中Pro作用的最佳浓度范围为40-60mg·L-1。　　 (2)梯度浓度(10、20、30、40、50μmol·L-1)的Pb处理菹草7天后。我们研究了菹草叶片中Pb元素含量积累、光合色素和荧光参数、O2˙-产生速率、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶系统、多胺含量和多胺代谢关键酶活性变化。结果表明,Pb处理降低了二胺氧化酶(DAO)活性,叶绿素含量和荧光参数和可溶性蛋白含量；反之,脯氨酸含量,O2˙-产生速率,鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性有不同程度的增加。抗氧化酶系统中酶活性发生动态变化导致抗氧化酶系统的平衡被打破。精氨酸脱羧酶(ADC)和多胺氧化酶(PAO)随着Pb处理浓度的上升而先升后降。多胺代谢的关键酶(ADC、ODC、DAO和PAO)活性在Pb胁迫下失调导致腐胺在植物体内的大量积累和精胺、亚精胺在植物体内的动态变化。　　 (3)研究了0.1mmol·L-1外源亚精胺(Spd)对不同处理浓度Cd(5、10、15、20、25μmol·L-1)胁迫下茶菱叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶系统和活性氧水平,脯氨酸含量和多胺代谢的影响。结果表明,Cd胁迫造成了MDA含量、H2O2含量、脯氨酸含量、游离态腐胺含量和游离态精胺含量不同程度的上升；反之,可溶性蛋白含量和叶绿素含量在Cd胁迫下大幅降低；抗氧化酶(SOD、CAT、POD和APX)的活性以及游离态亚精胺含量呈现先升后降的变化趋势。外施Spd后,缓解了可溶性蛋白和叶绿素含量的下降和MDA含量、H2O2含量、脯氨酸和游离态腐胺的积累,维持抗氧化酶系统的动态平衡,调节多胺代谢使其有利于植物在Cd胁迫下存活。　　 (4)研究了0.1mmol·L-1外源亚精胺(Spd)对25μmol·L-1Cu胁迫下竹叶眼子菜叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶系统和活性氧水平,脯氨酸含量和多胺代谢的影响。结果表明,25μmol·L-1Cu促使竹叶眼子菜体内叶绿素含量和可溶性蛋白含量的降低,造成失绿,外施Spd后,失绿症状有所减轻；抗氧化酶系统(SOD、POD和CAT)在Cu胁迫下比例失调,外施Spd后维持抗氧化酶活性稳定；O2˙-产生速率和H2O2含量在Cu胁迫下大量积累,外施Spd显著缓解了活性氧在体内的积累；Cu胁迫改变了多胺合成关键酶的活性,从而使多胺代谢紊乱,外施Spd维持了多胺合成酶的稳定,调节三种形态多胺含量,使之有利于植物在Cu胁迫下存活。