重金属矿产资源的开发、金属冶炼加工和“三废”的排放等导致环境中的重金属污染越来越严重,其中的重金属则会对植物产生毒害作用。铜(Copper,Cu)和铁(Iron,Fe)是最常见的重金属,在植物正常生理过程中起着重要的作用,一旦植物内的Cu、Fe过量就会产生活性氧(Reactive oxygen species,ROS)等物质,从而抑制植物的正常生长,严重时还会导致植物死亡,抗坏血酸(Ascorbate,ASA)-谷胱甘肽(Glutathione,GSH)循环在植物抵抗氧化损伤的过程中起着不可替代的作用。本实验以西旱3号为材料,研究了不同浓度的氯化铜(Cu Cl2)和氯化铁(Fe Cl3)处理对小麦(Triticum aestivum L.)幼苗生长指标、抗氧化作用及ASA-GSH循环的影响,探讨了重金属Cu、Fe对小麦幼苗的毒害作用及ASA-GSH循环在抗重金属毒性的响应。主要结果如下:1.Cu、Fe胁迫下小麦幼苗生长明显出现异常,其显著抑制小麦幼苗的生物量,小麦幼苗根系耐受指数均小于1,Cu对小麦幼苗的毒性高于Fe。小麦幼苗根叶中Cu、Fe含量分别随Cu、Fe浓度的升高而增加,且根系积累量明显高于叶片。重金属处理导致小麦幼苗营养元素钠(Sodium,Na)、钾(Potassium,K)和钙(Calcium,Ca)失衡。2.Cu、Fe处理明显诱导小麦幼苗叶片内ROS的积累,使丙二醛(Molondialdehyde,MDA)含量上升,膜脂过氧化加重,进而导致膜的通透性增大;Cu处理导致小麦幼苗叶片相对含水量的下降,Fe处理则对该参数无明显影响。Cu处理的叶超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性随着浓度先升后下降,而这两个酶在Fe处理中总体呈现递增的趋势。过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性在Cu、Fe胁迫下均随金属浓度上升而增强,该参数在Cu处理下增强程度比Fe要高。3.Cu、Fe处理的小麦幼苗叶片中总ASA和ASA含量较高。随着Cu和Fe浓度的增加,脱氢抗坏血酸(Dehydrooascorbate,DHA)含量逐渐增加,而Cu处理中DHA含量显著高于Fe。Cu处理导致ASA/DHA比率降低,而该参数在Fe处理中呈现出先升后降的趋势。随着金属浓度的增加,Cu处理中GSH含量逐渐增加,且其积累量高于Fe处理。小麦叶片氧化型谷胱甘肽(Oxidative glutathione,GSSG)含量在Cu处理下呈现先增加后减少的趋势,但在Fe处理中总是增加。Cu胁迫小麦叶片中GSH/GSSG的比例逐渐升高,而该参数在低浓度的Fe处理中最大,然后逐渐下降。4.重金属导致抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidate,APX)、抗坏血酸氧化酶(Ascorbate oxidase,AAO)和谷胱甘肽还原酶(Glutathione reducase,GR)活性增强,但是高浓度的Fe抑制GR活性,Cu可能促进单脱氢抗坏血酸还原酶(Monodehydroascortate reduetase,MDHAR)活性升高,增加ASA的供应,高浓度Cu抑制脱氢抗坏血酸还原酶(Dehydrooascorbate reductase,DHAR)活性,而Fe在这两种酶中表现出相反的作用。Cu、Fe胁迫下小麦幼苗叶谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)活性均随着金属浓度的升高而增加,Fe处理下的增幅高于Cu处理。以上结果表明:Cu、Fe胁迫下小麦幼苗生长和生物量受到明显抑制,根系耐受指数均小于1,Cu对小麦幼苗的毒害作用高于Fe。Cu、Fe处理下小麦幼苗根叶Cu、Fe含量随金属浓度的升高而增加,且根系积累量明显高于叶片,与此同时,小麦幼苗营养元素Na、K和Ca失衡。Cu、Fe处理明显诱导小麦幼苗叶片内ROS的积累,其造成MDA含量的上升,膜脂过氧化加重,进而导致膜的通透性增大,相对含水量发生变化。小麦幼苗在Cu、Fe胁迫下SOD、CAT和POD酶呈不同的响应,三者通过协作作用共同清除ROS,然而高浓度的重金属则对抗氧化酶有抑制作用。重金属通过诱导ASA-GSH相关酶活性的变化,维持稳定抗氧化物质ASA和GSH的氧化还原态,减少ROS的含量,然而不同的重金属对其循环的相关酶的影响不同。