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在农业生产中，干旱胁迫严重影响小麦产量与品质。研究人员开展了小麦对橄榄厂废水（OMWW）和干旱胁迫处理的代谢组学响应研究。结果表明 OMWW 可改善土壤性质，提升小麦抗氧化能力。这为缺水地区农业可持续发展提供了新方向。
在全球粮食生产的大舞台上，小麦（Triticum aestivum L.）无疑是一位 “超级巨星”，它是世界上种植最广泛且最重要的谷物之一，为无数人的餐桌提供了丰富的营养，在保障粮食安全方面发挥着关键作用。然而，如今小麦的生长却面临着严峻的挑战，其中干旱胁迫和土壤盐渍化等非生物胁迫，就像潜伏在暗处的 “杀手”，严重威胁着小麦的产量和品质。干旱会引发小麦一系列生理和生化变化，比如细胞膨压降低、细胞膜稳定性受损等，这些变化不仅阻碍了小麦的生长，还会导致产量大幅下降。
面对这些难题，科研人员一直在努力寻找有效的解决办法。来自多个研究机构的研究人员（如中国河海大学、沙特国王大学、阿联酋大学等）展开了一项极具意义的研究，他们聚焦于橄榄厂废水（OMWW），探究其对小麦在干旱胁迫下的影响，相关成果发表在《Scientific Reports》上。
为了深入了解小麦在不同处理下的代谢变化，研究人员采用了多种关键技术方法。在实验中，他们精心培育小麦植株，设置了不同的处理组，包括对照组（75% 田间持水量，FC）、OMWW 处理组（75 ml L-1）、干旱胁迫组（40% FC，播种 30 天后施加）以及 OMWW 和干旱胁迫的联合处理组。在分析过程中，运用总反射 X 射线荧光光谱法（TXRF）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP - OES）等技术测定土壤和植物样本中的矿物质含量；采用高效阴离子交换色谱 - 脉冲安培检测法（HPAEC - PAD）等方法分析糖类含量和相关酶活性 。
研究结果
- 植物性状：研究发现，不同处理对小麦的产量和产量构成参数有着显著影响。OMWW 处理组的单株籽粒产量最高，与对照组相比无显著差异；而干旱胁迫组的籽粒产量则大幅降低，相比对照组减少了 66.9%。在穗长、小穗数、每穗粒数和千粒重等方面，各处理组之间也呈现出明显的差异1。
- 土壤理化特性：OMWW 处理显著提高了土壤的电导率（EC）、有机质含量、总磷（P）、钾（K）、钙（Ca）等含量。例如，OMWW 处理组的 EC 值比对照组高出 84.8%，这表明 OMWW 能够有效改善土壤的理化性质，为小麦生长提供更有利的土壤环境23。
- 糖代谢：在糖代谢方面，OMWW 处理和 OMWW + 干旱胁迫处理对小麦籽粒中的糖含量和酶活性产生了重要影响。OMWW 处理使淀粉含量显著增加，相比对照组提高了 29.5%；OMWW + 干旱胁迫处理下，总糖、果糖和葡萄糖含量均显著上升，且淀粉酶活性在该处理下达到峰值，相比对照组和干旱胁迫组分别增加了 39.7% 和 51.7%4。
- 矿物质含量：OMWW 处理显著提高了小麦籽粒中多种矿物质的含量。其中，磷含量在 OMWW 处理下达到最高，相比受干旱胁迫的对照组增加了约 31%；钾、钙、钠、锰、铁等矿物质含量也有显著提升，这说明 OMWW 有助于小麦对矿物质的吸收，改善籽粒的营养成分56。
- 抗氧化分子和酶：分析发现，OMWW 处理显著增强了小麦籽粒的抗氧化能力。在 OMWW 处理组中，总抗氧化能力比对照组提高了 60.5%；在 OMWW + 干旱胁迫处理组中，多酚、黄酮类化合物、抗坏血酸（ASC）、谷胱甘肽（GSH）等抗氧化分子含量以及过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶活性均显著增加7。
- 籽粒成分：研究还表明，OMWW 处理和干旱胁迫显著改变了小麦籽粒的成分和营养价值。在 OMWW + 干旱胁迫处理组中，粗蛋白含量相比对照组增加了 48.7%，脂质含量增加了 29.4%，中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）分别增加了 51.7% 和 37.3%，单宁含量也显著增加8。
- 氨基酸、脂肪酸和酚酸谱：OMWW 处理和干旱胁迫显著影响了小麦籽粒中氨基酸、脂肪酸和酚酸的谱图。例如，在酚酸中，对香豆酸含量在 OMWW 处理下增加最为显著，相比对照组提高了 53.7%；在氨基酸分析中，脯氨酸、鸟氨酸和精氨酸在 OMWW + 干旱胁迫处理下含量大幅增加；在脂肪酸方面，油酸（C18:1）和亚油酸（C18:2）在 OMWW + 干旱胁迫处理组中含量显著高于对照组9。
- 有机酸：在评估小麦籽粒中的有机酸含量时发现，经过 OMWW 和干旱胁迫处理后，琥珀酸、草酸、柠檬酸和乳酸等有机酸含量显著增加。例如，琥珀酸含量在 OMWW 处理组和 OMWW + 干旱胁迫处理组中相比对照组和干旱胁迫组增加了约 57 - 63%10。
- 多胺代谢：OMWW 处理显著改善了小麦籽粒在胁迫条件下一些关键多胺和相关酶的含量。在 OMWW + 干旱胁迫处理组中，二氨基丙烷含量相比对照组和干旱胁迫组分别增加了 36.5% 和 52.4%；腐胺（Put）含量在 OMWW 处理组中相比干旱胁迫组增加了 95 - 101%，且鸟氨酸脱羧酶（ODC）和 S - 腺苷甲硫氨酸脱羧酶（AdoMetDC）等酶的活性也显著增加11。
研究结论与讨论
综合上述研究结果，OMWW 处理对小麦植株，尤其是在干旱胁迫下，有着显著的积极影响。OMWW 作为一种有益的土壤改良剂，不仅能够提高植物的抗逆性，还能改善小麦籽粒的营养和功能特性。它可以通过提高某些关键营养元素的含量，促进植物代谢的调整，增强小麦对非生物胁迫的耐受性。例如，OMWW 处理下淀粉酶活性的增加，表明淀粉分解过程被激活，为植物在逆境中提供了更多的能量；脂质代谢的变化则有助于提高植物对氧化应激的响应能力，增强细胞膜的稳定性。
此外，OMWW 处理还能显著提高小麦籽粒中粗蛋白、膳食纤维等营养成分的含量，提升了小麦的营养价值。同时，抗氧化分子和酶活性的增加，有效减轻了干旱胁迫对小麦造成的氧化损伤，稳定了代谢过程。然而，研究也指出，虽然 OMWW 在改善作物生长和产量方面表现出巨大的潜力，但它也可能带来一些环境风险，如长期使用可能导致土壤酸化、微生物群落破坏和土壤肥力下降等问题。
因此，在将 OMWW 应用于农业生产时，需要谨慎考虑并制定有效的管理策略，以充分发挥其优势，同时减轻潜在的负面影响。未来的研究应重点关注 OMWW 在不同农业生态区域的长期应用效果，以及探索其与其他有机改良剂的协同作用，以实现农业的可持续发展。这项研究为缺水地区的农业生产提供了新的思路和方法，对于缓解干旱对小麦生产的影响具有重要的意义，有望推动可持续农业的进一步发展。
