本文以分布广泛的沉水植物-菹草(Potamogeton crispus L.)无菌苗作为实验材料,以重金属Cu作为胁迫因子,将菹草无菌苗培养在人工模拟的含有重金属Cu的污水中,运用生理生化测定等实验手段,较为系统地研究了菹草无菌苗对重金属铜污染的反应机制。研究结果表明：(1)菹草靠近顶端的幼嫩茎段易于诱导芽的分化。外植体经过5%H202消毒15min+10%NaClO消毒30s处理后,剪成约8mm长的茎段,组培时成活率较高,染菌率低。初代培养基用以诱导芽分化,为MS培养基(含6-BA2.0mg·L-1, IBA0.5mg·L-1);继代培养基为：MS培养基(含6-BA2.0mg·L/1);生根培养的培养液为：1/10的无菌Hoagland营养液,生根率高。培养温度为25℃,每天光照16h,光照强度为1200～1500lx。(2)不同浓度Cu(0、1、2、4、8、12μmol·L-1)处理对菹草无菌苗活性氧代谢、可溶性蛋白、光合色素含量及各营养元素含量的影响,结果表明,随着Cu处理浓度的升高：①菹草无菌苗植株超氧阴离子(O2·-)产生速率逐渐增大,过氧化氢(H202)和丙二醛(MDA)有所积累；②超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐上升,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性则表现为先升后降；③GSH和AsA含量均呈先升后降的趋势；④可溶性蛋白含量在短暂升高后迅速降低；⑤叶绿素a (Chl.a)、叶绿素b (Chl.b)、总叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)的含量均呈现明显下降趋势；⑥Cu的含量随着Cu胁迫浓度的增加逐渐增加,Ca, P、K、Mg和Mn的含量变化均表现为先升后降,Na和Zn的含量逐渐减少,Fe的含量有不同程度的升高。可见Cu对菹草无菌苗造成了明显的氧化胁迫,破坏了菹草无菌苗正常的生理生化活动,在一定程度上抗氧化酶活性的升高有利于菹草无菌苗抵抗Cu胁迫,但较高浓度的Cu对菹草无菌苗造成了不可逆的损伤。(3)不同浓度Cu(0、1、2、4、8、12μmol·L-1)对菹草无菌苗处理五天后对其多胺(PAs)代谢的影响。结果表明,随着Cu处理浓度的升高：①游离态多胺含量与多胺总含量的变化一致,均表现为腐胺(Put)含量先升后降,亚精胺(Spd)含量逐渐降低,精胺(Spm)含量逐渐上升,游离态多胺(Spd+Spm)/Put的比值在高浓度Cu毒害时迅速上升；②结合态Put和Spm的含量变化与游离态的变化一致,而结合态Spd的含量与对照相比均略有上升；③束缚态Put和Spd含量先升后降,而Spm含量则逐渐降低；④精氨酸脱羧酶(ADC)、多胺氧化酶(PAO)和二胺氧化酶(DAO)活性均表现为先升后降,而鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性则变化不明显。可见,Cu胁迫打破了菹草无菌苗体内多胺代谢的平衡,Spm含量的升高,Put向Spd和Spm的转化以及不同状态多胺之间的转化,在菹草无菌苗抵抗Cu胁迫的过程中发挥着重要的作用。(4)不同浓度Cu(0、1、2、4、8、12μmol·L-1)对菹草无菌苗处理五天后,测定其各亚细胞组分ca2+-ATP酶、Na+K+-ATP酶、重金属Cu及各营养元素的含量。结果表明,随着Cu处理浓度的升高：①叶绿体Ca2+-ATP酶和可溶成分中Ca2+-ATP酶的活性均表现为迅速下降,而线粒体Ca2+-ATP酶的活性则变化较小,略有上升；②叶绿体Na+K+-ATP酶活性短暂上升后迅速降低,线粒体Na+K+-ATP酶活性则呈上升趋势,而可溶成分中Na+K+-ATP酶的活性逐渐下降；③随着Cu浓度的增加,各亚细胞组分中Cu含量显著增加,可溶成分中Cu的含量最高,而线粒体和叶绿体中Cu含量较少,且随着Cu浓度的增加,叶绿体和线粒体中Cu所占比例逐渐下降,而细胞可溶成分中Cu含量所占比例逐渐上升；④菹草无菌苗细胞可溶成分中Ca2+的含量逐渐上升,Na+的含量先升后降,而K+的含量则逐渐降低。可见Cu胁迫导致菹草无菌苗各细胞组分中Cu不断积累,Ca2+-ATP酶和Na+K+-ATP功能紊乱,致使营养元素吸收、运输、代谢紊乱,细胞内Ca2+不断积累,对细胞造成伤害。