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目前我国土壤镉(Cd)污染已十分严重,而土壤纳米污染的风险也在不断扩大。伴随着土壤环境中的Cd与纳米材料的复合污染逐渐显现,在两者复合污染下的土壤中植物的生长状况、抗氧化性能及生理结构等响应特征值得深入研究。本论文以美洲商陆为研究对象,选取氧化锌纳米颗粒(ZnONPs)和Cd2+为复合污染物,通过根系扫描、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、酶活检测试剂盒、生物透射电镜(TEM)、X射线能谱等方式测定了植物生长指标、金属累积及转运效率、根部抗氧化性能、根尖细胞结构及元素分布情况,用以阐明ZnONPs/Cd2+交互胁迫下根系抗性能力和器官结构变化情况。本研究的主要结论如下:1.单一ZnONPs胁迫时会持续、缓慢地影响植物茎和根部的生长。高浓度ZnONPs(500 mg/kg)对植物的毒性作用小于低浓度ZnONPs(200 mg/kg),并表现为:高浓度ZnONPs轻微促进茎高并抑制根长,低浓度ZnONPs则显著抑制茎高及根长。单一Cd2+胁迫时,低浓度Cd2+(10 mg/kg)促进植物的生长,而高浓度Cd2+(100mg/kg)抑制植物的生长。值得注意的是,复合胁迫(ZnONPs/Cd2+)下,植物生长明显受到抑制,ZnONPs/Cd2+对植物的毒性作用明显加剧。2.在所有胁迫处理中(ZnONPs、Cd2+、ZnONPs/Cd2+),商陆体内重金属含量均随污染物浓度的增加而升高(P<0.01);单一污染同期比较下,各污染物浓度的增加将促使更多的重金属元素从地下运输到地上,从而降低重金属的毒性;复合胁迫时,前期Zn、Cd元素构成协同作用,相互促进重金属元素向地上部运输的能力,后期则存在无规律的差异性;在各浓度下,植物体内Zn的转运能力均大于早期,而Cd的转运只有在高浓度Cd2+及其复合下才符合该趋势。3.单一处理下,MDA含量以低浓度ZnONPs为最大,其次高浓度Cd2+;POD表现出活性大、持续时间长的特点,说明POD在美洲商陆根部抗氧化系统中起着关键性作用;CAT受时间尺度的影响较大,酶活性随时间呈下降趋势。高浓度复合胁迫下,根部的抗氧化系统酶活性得到了最大程度地增加,表现为MDA含量、POD和SOD活性统一的升高,以及可溶性蛋白含量的降低。4.根尖超微结构显示,Cd2+和ZnONPs都进入到了根部细胞内,并通过细胞壁和液泡固定将金属离子和纳米颗粒区域化,从而起到解毒的作用。单一ZnONPs胁迫时,根部细胞结构中出现空泡化、质膜脱离化;相比高浓度ZnONPs,低浓度ZnONPs在植物体内的形态更分散,导致低浓度ZnONPs毒性强于高浓度ZnONPs。单一Cd2+胁迫造成根部细胞线粒体数量增加及线粒体崤的损伤。比较不同污染物之间的单一处理时,ZnONPs对细胞结构的毒害作用大于Cd2+;ZnONPs/Cd2+复合胁迫造成根部细胞损害最大,细胞器官受损严重。