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李氏禾(Leersia Hexandra Swartz)是中国境内首次发现的一种铬超富集禾本科植物。本论文以李氏禾为研究对象,通过铬在植物器官水平分布试验、铬在亚细胞水平分布试验、铬的化学形态分析试验来确定铬在李氏禾各器官及亚细胞分布特征、化学形态,阐明李氏禾对铬的富集解毒机制。运用生物数码显微镜和透射电境(TEM)观察李氏禾的组织结构和超微结构,了解铬对李氏禾组织结构、超微结构的影响及其在植物细胞结构中的沉积位点。通过钾、钙离子通道抑制试验、P-型ATP酶抑制试验、缺钙影响试验来阐明李氏禾对铬的吸收机理。通过研究取得以下主要结果:1.李氏禾对铬具有较强的富集能力。在不同铬处理浓度下,叶、茎、根中的铬最高浓度达到5430mg/kg,1956mg/kg和40599mg/kg。当营养液中铬的浓度Cr3+≥30mg/L时,叶中铬的含量均超过了1000mg/kg,超过了铬超富集植物的最小铬含量标准。2.李氏禾对铬具有较强的解毒能力。在水培试验中,在Cr3+处理浓度为60mg/L时,根茎叶的生物量没有明显降低。铬在李氏禾体内各水平分布如下:(1)器官水平:根>叶>茎;(2)细胞水平:叶部,液泡>细胞壁>细胞器;根部,细胞壁>细胞器>液泡。通过对组织结构和细胞超微结构的观察发现,污染茎的维管束比正常茎的维管束要小,表现出中毒迹象,而李氏禾污染根和叶与正常组织结构没有明显差异。在叶片细胞的液泡中和根部细胞的细胞壁上,发现大量高密度电子沉积体,这与液泡和细胞壁中铬的含量密切相关,说明液泡的区隔作用和细胞壁的钝化作用是李氏禾对铬富集解毒的重要生理机制。3.铬化学形态分析表明,铬在茎、叶中以盐酸提取态(草酸盐结合态)为主,铬的草酸盐结合态含量与李氏禾对铬的富集解毒机制是密切相关的。根部以残留态为主,说明铬在根部高浓度的累积与铬的低生物利用形式有关。4.李氏禾对铬的吸收机理研究表明,P-型ATP酶抑制剂Na3VO4对李氏禾铬吸收有明显抑制作用,说明李氏禾对铬存在主动吸收的可能性。钙离子通道抑制剂LaCl3对李氏禾铬吸收有一定抑制作用;缺钙影响试验结果也同时表明,钙和铬可能竞争同一Ca2+通道;说明李氏禾铬吸收可能通过钙离子通道进行。钾离子通道抑制剂四乙基氯化铵(TEA)对李氏禾铬吸收无抑制作用,说明李氏禾铬吸收与钾离子通道无关。