锰硫酸盐调控小麦镉毒性的生理-转录-代谢多维机制解析及其农艺应用价值

本研究通过水培实验揭示锰硫酸盐(MnSO4)通过三重机制缓解小麦镉(Cd)毒性：上调木质素/果胶合成基因(PAL、4CL等)促进细胞壁固定(增加51.23%)，调控膜转运蛋白(NRAMP5/IRT1)表达减少Cd吸收(降幅达69.98%)，并通过激活抗氧化系统(Mn-SOD/Mn-CAT)和代谢重编程(TCA循环/氨基酸合成)实现协同解毒，为Cd污染麦田的功能性肥料开发提供理论依据。

　　

Highlight
锰硫酸盐促进小麦生长并增强镉耐受性
镉作为高毒性重金属易在植物体内积累，导致氧化应激、代谢紊乱和生长抑制。这些负面效应的程度取决于Cd处理时间、浓度和作物种类。本研究中，Cd胁迫降低了小麦株高、根长和干重，这与在烟草和绿豆中的发现一致。锰的添加显著逆转了这些生长抑制现象。

关键发现
• 形态改善：MnSO₄处理使受Cd胁迫的小麦根长增加43.42%
• 双重调控：同步降低根部和地上部Cd含量（分别减少69.98%和29.04%）
• 细胞壁锁定：通过增加果胶含量51.23%实现Cd固定
• 转运抑制：下调NRAMP5/IRT1等Cd吸收相关转运蛋白表达

分子机制
MnSO₄通过三重作用网络发挥解毒效应：

1. 结构屏障：激活苯丙烷代谢通路关键基因（PAL、4CL等）促进木质素沉积
2. 转运调控：改变HMA2/HMA3等膜转运蛋白表达模式
3. 代谢重塑：上调TCA循环中间产物和植物螯合肽(phytochelatins)合成

Conclusion
锰硫酸盐通过多维协同机制缓解小麦镉毒性：在空间维度上重塑Cd亚细胞分布（优先锁定于细胞壁），在分子维度上调控转运蛋白网络，在代谢维度上激活抗氧化防御和能量代谢通路。这些发现为开发"降Cd补Mn"的双功能肥料提供了精准靶点。

（注：翻译严格保留专业术语如NRAMP5、HMA2等缩写，使用^{/_{标注化学式，采用生动表述如"三重作用网络"、"多维协同机制"等增强可读性，同时保持生命科学文本的专业性）}}