砷(As)是一种普遍存在于各种环境介质中的有毒类金属,是植物中的非必需元素,且不同形态砷的毒性不同,砷通过影响植物的呼吸作用、光合作用、营养代谢等抑制作物生长,经食物链传递,最终影响人体健康。长期以来,国内外研究集中于海产品中砷的积累,而对于蔬菜砷毒性的相关研究多停留在不同品种的之间富集系数及敏感度的比较,对于不同形态砷对植物的影响研究较少,且缺少系统的砷胁迫对植物安全品质及代谢机制的相关研究。本研究选择对砷富集能力较强且最常食用的生菜作为研究对象,以环境因素影响较小的水培作为培育方式,探究不同浓度不同价态砷对生菜的影响,包括不同价态砷胁迫下生菜不同组织对砷的累积规律以及生菜生长溶液中的环境变化;以及不同形态砷对生菜生长、营养元素、品质方面的影响;并从氨基酸代谢角度探究不同价态砷对生菜的影响机制,旨在为生菜安全风险评价提供数据基础,对修订相关标准以及蔬菜的安全生产提供指导。具体研究结果如下:(1)本研究设立了不同浓度不同价态的砷胁迫研究,同时对培养液中砷形态进行动态监测。研究结果显示培养液pH随所添加砷浓度的升高而降低,表明As(Ⅴ)、As(Ⅲ)浓度越高,生菜受胁迫越严重,根部产生有机酸越多。生菜植株会促进培养液中As(Ⅲ)的氧化;As(Ⅴ)、As(Ⅲ)胁迫下,生菜根、茎、叶中砷主要以As(Ⅲ)形态存在,无有机砷。当培养液初始添加As(Ⅴ)浓度小于5 mg·L-~1,As(Ⅲ)浓度小于2 mg·L-~1时,生菜叶中砷含量不会超过GB 2762-2017中规定的国家蔬菜砷限量值。(2)探究了不同浓度不同形态的砷对生菜生长表现(鲜重、株高、根长、叶绿素)、抗氧化酶系统的影响。研究表明,低浓度As(Ⅴ)(Ⅴ-0.5)会促进生菜生长,生菜鲜重、株高、根长、叶绿素相对含量均高于CK处理组;高浓度砷处理组(Ⅴ-10、Ⅲ-2)显著抑制生菜生长,植株矮小,根系生长受阻;As(Ⅴ)、As(Ⅲ)胁迫下,生菜叶中MDA和GSH含量均显著升高;不同砷形态处理,抗氧化酶变化不同,As(Ⅴ)胁迫下,生菜叶中SOD活性随As(Ⅴ)浓度先升高后降低,CAT活性升高,As(Ⅲ)胁迫下,生菜叶SOD活性升高,CAT和POD活性降低。(3)探究了不同浓度不同形态的砷对生菜中营养元素(Ca、Mg、Mn、Fe、Cu、Zn)及品质指标(维生素C、总酚、可溶性糖、硝酸盐)的影响。0.5 mg/L的低浓度As(Ⅴ)和0.5 mg/L的低浓度As(Ⅲ)处理会促进生菜生长,且生菜品质大幅度提升,维生素C及可溶性糖含量显著升高,硝酸盐含量降低。10 mg/L的高浓度As(Ⅴ)和10 mg/L的As(Ⅲ)处理显著抑制生菜生长,导致生菜植株矮小,根系生长受阻。As(Ⅴ)胁迫下生菜总酚含量无显著变化,而As(Ⅲ)胁迫下,生菜叶中总酚含量显著降低。As(Ⅴ)、As(Ⅲ)胁迫下,对生菜叶中Ca、Mg、Fe含量影响较显著,10 mg/L的高浓度As(Ⅴ)胁迫下,生菜生长中期和收获期叶中的Mn、Cu、Zn含量显著降低,As(Ⅲ)对Cu、Zn含量无显著影响。(4)对不同处理组生菜中游离氨基酸含量进行分析,研究表明As(Ⅴ)胁迫导致生菜叶中大部分游离氨基酸下调,其中与抗氧化系统相关的GLU(谷氨酸)、ARG(精氨酸)、LEU(亮氨酸)为As(Ⅴ)胁迫下影响较大的氨基酸;As(Ⅲ)胁迫下差异氨基酸为组氨酸(HIS)、精氨酸(ARG)、谷氨酸(GLU)、甘氨酸(GLY)和亮氨酸(LEU),增强了生菜螯合重金属的能力。