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目前,铜(Cu)污染已是全世界重要的环境问题。红三叶(Trifolium pratense L.)生长速率快,根系发达,地上生物量高,具有对铜污染土壤潜在的植物修复能力。已有研究报道,铜诱导红三叶产生异黄酮,但其对铜胁迫下的富集规律尚不明确。本试验测定并分析Cu处理0.5,200,400μmol/L下两个品种红三叶,炫丽(T.pratense cv.Brilliant)和海发(T.pratense cv.Haifa)的铜在组织中的含量、亚细胞分布和化学形态,以及次生代谢物和根系分泌物的变化情况,并分析它们可能具有的联系,从而初步探究铜元素在红三叶中的富集规律。本文结果如下:1、在铜胁迫下,红三叶根长、株高、叶面积、鲜重、分枝数、叶片数均受到不同程度的抑制,且均与铜处理之间呈极显著负相关。与炫丽红三叶相比,海发红三叶对铜毒害表现出更强的耐性。2、红三叶中的铜含量主要集中分布在根系,较低含量的铜转移到了茎部和叶片;其在不同组织中的含量由高到底的顺序为:根系>茎秆>叶片,且均与铜处理之间呈极显著正相关。此外,海发茎秆和叶片中的铜含量均显著低于炫丽品种,而海发根系中的铜含量在0.5和200μmol/L处理下与炫丽品种无显著性差异、在400μmol/L处理下显著高于炫丽品种。3、红三叶根茎叶中的铜主要富集在细胞壁和液泡中,而细胞器中的含量较少,且两个品种不同亚细胞组分中的铜含量均与铜处理之间呈极显著正相关。其中,炫丽红三叶根部液泡中的铜含量在400μmol/L处理下显著低于海发红三叶,使铜离子更容易进入细胞器。另外,炫丽红三叶根茎叶细胞壁和细胞器中的铜所占百分比均高于海发品种,而含液泡组分中的铜所占百分比低于海发品种。由于两个品种根茎叶部含液泡组分中的铜所占百分比均呈增加趋势,说明液泡的区室化作用在红三叶缓解铜毒害中具有重要的意义。4、海发和炫丽红三叶根茎叶中的铜的化学形态以无机态、草酸盐结合态和残渣态为主,其次分别是磷酸盐结合态、果胶-蛋白质结合态、水溶性有机态。在400μmol/L处理下,炫丽红三叶根茎叶中的无机态、水溶性有机态、果胶-蛋白质结合态和磷酸盐结合态铜均高于海发品种;而海发红三叶根系中的草酸盐结合态铜显著高于炫丽品种,且与铜处理之间呈极显著正相关。此外,由于炫丽根部草酸盐结合态铜所占比低于海发,使铜离子更易于向地上部迁移,这可能是炫丽品种铜的转运系数高于海发品种的原因之一。5、在铜胁迫下,海发红三叶叶片中的大豆苷元和染料木素的含量与铜处理之间呈极显著正相关,而海发茎部的染料木素含量和炫丽茎部的芒柄花素含量与铜处理之间均呈极显著负相关;在根部,海发红三叶的染料木素、鹰嘴豆素A、芒柄花素的含量和炫丽红三叶的大豆苷元的含量与铜处理之间均呈极显著负相关。据此,我们推测这一响应模式与异黄酮对铜离子的螯合作用以及抗氧化作用有关。这些结果说明这4种异黄酮在红三叶的耐铜机制中起着重要的作用。此外,海发和炫丽红三叶根系分泌物中的4种异黄酮浓度均随铜处理的递增而降低。另外,海发红三叶根系分泌物中的4种异黄酮浓度均高于炫丽品种,进而钝化了根际铜离子的活性,从而限制更多的铜离子被根系吸收。本研究发现红三叶细胞壁的吸附和液泡的区室化作用、异黄酮的螯合作用,以及铜的化学形态是红三叶富集铜元素的重要途径。这有利于深入认识铜毒与植物耐受性之间的关系,对理解植物解铜毒机制提供了新思路,对红三叶潜在的植物修复价值提供了科学依据。