摘要
锑（Sb）是一种有毒的重金属元素，由于 Sb 产品使用和采矿活动导致的 Sb 污染问题愈发严重，目前关于 Sb的生物有效性及植物毒性的研究较多在陆生植物上，湿地植物在水生态健康中发挥重要作用，而关于 Sb在湿地植物中的迁移转化过程及毒性效应研究较少。本研究开展了两部分实验，第一部分实验将湿地植物芦苇和菹草分别暴露于不同浓度 Sb(Ⅲ)和 Sb(V)中，研究湿地植物对 Sb(Ⅲ)和 Sb(V)的吸收、转运和形态转化特征，探究植物根系微生物驱动的 Sb 氧化和氮循环过程，并从多组学角度探究Sb(Ⅲ)和Sb(V)对湿地植物的毒性效应。第二部分实验根据前述实验结果中铁膜与Sb富集的关系进行设计，旨在定量研究铁膜对菹草吸收Sb的影响。主要研究结果如下： （1）与Sb(Ⅲ)相比，Sb(V)处理导致植物体内积累更多的Sb，芦苇和菹草对Sb的积累分别可高达 405和 3218 mg/kg，其中 Sb的积累主要发生在细胞壁和细胞液中。在Sb(Ⅲ)污染-湿地植物培养体系中，水体中存在Sb(Ⅲ)氧化，植物中也可能存在Sb氧化。此外，Cyanobacteria-蓝菌门、Rhizobium-根瘤菌可能是Sb(Ⅲ)氧化过程和固氮过程中起关键作用的微生物。有无Fe2+诱导的Sb(Ⅲ)处理都会破坏植物根系的通气组织，进而减少Sb(Ⅲ)处理中植物根表铁膜数量，但是Sb(V)处理组中其根表铁膜数量增加。此外， Fe2+诱导增加了Sb(Ⅲ)处理中植物体内的Sb积累。 （2）在蛋白质水平上，芦苇根部与菹草茎叶对于不同Sb暴露的响应不同，Sb(Ⅲ)和 Sb(V)对芦苇根部蛋白影响差异较大，而 Sb(Ⅲ)和 Sb(V)对菹草茎叶蛋白的影响差异较小。Sb(Ⅲ)和 Sb(V)处理使菹草茎叶中参与叶绿素合成的蛋白下调，损伤植物的叶绿体，从而导致叶片颜色发黄；Sb(Ⅲ)处理使菹草茎叶通过上调氧化还原酶相关蛋白将Sb(Ⅲ)氧化为 Sb(V)。在转录组水平上，菹草茎叶对 Sb(Ⅲ)和 Sb(V)进行了不同的基因调控机制。菹草茎叶通过上调催化活性、抗氧化、代谢和转运活性基因来增加植物对Sb的耐受性。此外，菹草茎叶还通过加强信号转导，激活特定基因应对Sb(Ⅲ)胁迫。
NETL