本文以美洲商陆为材料,研究了美洲商陆在2 mmol/L和8 mmol/L锰处理浓度下植株的生物量、根系生长状况以及体内锰的积累随处理时间的变化,并从光合荧光系统、抗氧化酶系统和金属元素吸收方面探讨了美洲商陆耐受锰毒害的生理响应机制。主要研究结果如下:1.锰胁迫对美洲商陆生长状况的影响锰处理后,美洲商陆地上部分锰含量急剧增多,而植株在第二周才表现出相应的锰毒害症状;锰处理初期,美洲商陆地上部分保持了较高的生物量,根系活力受到锰的影响也相对较小,并且2 mmol/L锰处理促进了根的生长和植株前期生物量的积累。以上结果说明美洲商陆体内存在高效的解毒机制,使高度积累的锰没有对植株表现出明显毒害,其中,美洲商陆将大量锰向地上部分转运对美洲商陆耐受锰毒害起到重要作用,它减少了锰对根系的毒害,使根系活力维持在较高水平。2.锰胁迫下美洲商陆的光合响应机制2 mmol/L锰处理第一周,光合速率Pn上升,美洲商陆的生长受到了一定的促进,推测可能是由于适量高于正常水平的锰能促进相关的生理活动;两种锰浓度下,美洲商陆前三周光合速率保持在对照的80%-90%,下降不明显,推测可能是锰离子鳌合和区域化机制以及不平衡分布模式有效地避免了高度积累的锰对光合系统的影响。8mmol/L锰处理期间,Fv′/Fm′下降,NPQ上升,说明PSⅡ天线复合体中的激发能没有到达PSⅡ反应中心就被耗散掉。同时,Fv/Fm和q_p值变化很小,因此非光化学淬灭有效耗散了美洲商陆高锰毒害下的过剩光能。3.抗氧化酶系统在美洲商陆耐锰毒过程中的作用2 mmol/L和8 mmol/L锰处理下,美洲商陆的MDA值与对照相比分别在第四周和第三周才表现出明显的上升,说明此期间过量的锰没有对美洲商陆的膜脂产生特异性损伤,体系的氧化和抗氧化系统处于平衡状态。抗氧化体系中,SOD在两种锰处理下的敏感性都较高,体现了美洲商陆对氧化损伤较强的修复能力,并且SOD活性下降的同时伴随MDA的明显上升,说明SOD活性的高低对美洲商陆清除ROS的能力影响较大。CAT和APX的活性在8 mmol/L锰处理条件下被特异性提高,而APX可能在锰胁迫后期比CAT发挥更大作用。从抗氧化酶的活性和MDA含量的变化可以看出,美洲商陆能上调SOD、CAT和APX的活性,对氧化损伤具有较强的修复能力。4.锰胁迫对美洲商陆矿质离子吸收的影响锰处理下,钾供应充足,对美洲商陆的蒸腾和各种矿质离子的吸收具有重要的作用,且能提高植物的光合速率、增强抗逆性。8 mmol/L锰处理下,植株对镁的吸收相对减少,但含量维持在4 g/kg以上,缺镁的症状还不是很明显。锌在两种锰处理下受到的影响都比较小,推测锌可能在维持较高的抗氧化酶活性以及防止脂膜过氧化和离子的渗漏方面起作用。此外,钙和铁等含量都处于比较稳定的水平,Na在前期受到的影响也很小。综上,美洲商陆的金属元素含量在2 mmol/L锰处理下受到的胁迫较小,8 mmol/L锰处理下离子含量下降相对明显,但都维持在正常的生理水平,维持体内矿质离子的平衡很可能是美洲商陆耐受高锰胁迫的重要机制之一。