虾青素通过抑制PPAR-α介导的过度自噬作用，减轻青春期前接触邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯所引起的心脏损伤

《Journal of Environmental Sciences》：Astaxanthin ameliorates cardiac damage induced by prepubertal di(2-ethylhexyl) phthalate exposure via inhibition of PPAR-α-mediated excessive autophagy

重金属污染与对映体特异性效应

　　土壤重金属污染已成为全球环境问题之一，随着工业化进程的加快，其对人类健康和生态环境的影响日益显著。镉（Cd）作为土壤中常见的重金属之一，其污染尤为严重。根据最新的中国土壤污染公报，大约19.4%的农田土壤受到重金属污染，其中镉的超标率最高，达到了7%，主要为轻度至中度污染。镉可以通过土壤进入食物链，最终积累在人体内，引发肾功能、肝功能异常、骨骼损伤，甚至致癌等健康风险。因此，如何有效减少作物对镉的吸收，成为当前农业和环境科学领域的重要研究课题。

农业实践中，除草剂的使用是控制杂草、提高作物产量和质量的关键手段。然而，除草剂的使用也可能对重金属的吸收产生影响。近年来，随着对环境友好型农业实践的关注，越来越多的除草剂被开发为手性化合物。这类除草剂由于其分子结构的不对称性，可能表现出不同的生物活性和环境行为。目前，关于除草剂如何影响植物对重金属的吸收，尤其是手性除草剂的对映体对重金属吸收的影响，研究仍较为有限。因此，有必要深入探讨除草剂在农业生态系统中的作用，特别是在重金属污染土壤中的影响机制。

本研究以广泛使用的除草剂napropamide（NAP）为对象，探讨其对植物生长和镉积累的影响。NAP是一种常见的手性除草剂，其对映体R-NAP和S-NAP在植物中的作用可能有所不同。研究发现，在镉污染环境下，R-NAP对植物生长具有促进作用，而S-NAP则表现出抑制效应。更进一步地，R-NAP处理的植物在镉积累方面比对照组和S-NAP处理组分别增加了14%和90%。这表明，R-NAP不仅影响植物的生长，还可能通过某种机制促进镉的吸收。值得注意的是，尽管R-NAP促进了镉的积累，但它并未显著影响主要的镉吸收转运蛋白IRT1，仅略微上调了镉的外排转运蛋白HMA4。非侵入式微电极测量显示，R-NAP和对照组在镉离子净流动方面没有显著差异，这提示直接的镉吸收调控可能不是其影响的主要机制。因此，可能存在其他尚未明确的途径，导致NAP对镉积累的影响。

除草剂对植物营养吸收的影响同样值得关注。已有研究表明，某些除草剂如草甘膦和氟草烟的应用会减少大豆的生物量、氮固定和磷浓度，呈现出剂量依赖性变化。此外，一些除草剂如咪唑乙烟酸会干扰植物的磷稳态，影响磷缺乏条件下根毛的发育。除草剂还可能通过改变土壤微生物群落，影响氮和碳的循环过程，从而影响土壤的长期肥力和营养供应。另一方面，一些除草剂如咪唑乙烟酸基的除草剂，可以提高氮、磷、钾的吸收，这可能是因为它们减少了杂草对土壤养分的竞争，从而提高了作物对养分的获取能力。然而，除草剂也可能通过螯合金属离子（如铁和锌）的方式，干扰微量元素的吸收。这些研究结果表明，除草剂的对映体可能对植物的营养动态产生不同的影响。

植物营养动态与镉积累之间存在紧密的联系。氮肥施用可以调节植物的生长和代谢，从而影响镉的吸收。此外，由于铁离子和镉离子具有相似的水合离子半径，它们在植物根部的吸收过程中可能存在竞争关系。磷缺乏的水稻会增加铁的吸收，从而间接减少镉的积累。因此，营养动态在镉吸收中的作用不容忽视。然而，目前关于除草剂如何通过改变营养动态来调控镉积累的研究仍然不足。特别是在手性除草剂的应用背景下，其对映体可能通过不同的机制影响营养吸收，从而进一步影响镉的积累。这种机制尚未被充分揭示，成为理解除草剂对重金属吸收影响的关键知识空白。

基于现有研究，本研究提出假设：手性除草剂NAP可能通过其对映体特异性地调控宏量和微量营养素的稳态，从而影响镉的积累。具体而言，R-NAP由于其更强的除草活性，可能通过改变与营养吸收相关的转运蛋白表达，促进镉的吸收和积累。本研究旨在揭示手性除草剂在调控营养-镉相互作用网络中的对映体特异性差异，填补当前对除草剂影响重金属积累机制理解的空白。通过使用主成分分析（PCA）、Mantel检验和结构方程模型（SEM），我们对营养-镉相互作用网络进行了深入分析。同时，通过转录组学研究，我们鉴定了与营养吸收相关的转运蛋白基因，并结合跨领域分析、定量PCR和分子对接技术，揭示了这些基因与镉积累之间的机制联系。

本研究的结果表明，手性除草剂NAP的不同对映体可能通过不同的途径影响植物的营养吸收和镉积累。R-NAP不仅促进了植物的生长，还显著增加了镉的积累，这可能与其对营养吸收相关转运蛋白的调控有关。而S-NAP则表现出抑制植物生长的效果，并且其对镉积累的影响较小。此外，R-NAP显著提高了氮、磷、钾、钙、镁等宏量营养素以及铁、锌等微量营养素的含量，这可能进一步影响镉的吸收和积累。这些发现为优化除草剂和营养素的管理策略提供了新的视角，有助于减少污染土壤中作物对重金属的吸收，降低其对人类健康的潜在威胁。

在实际应用中，除草剂和营养素的管理策略需要综合考虑其对植物生长和重金属积累的双重影响。一方面，除草剂的使用可以有效控制杂草，提高作物产量和质量；另一方面，除草剂可能通过改变营养动态，间接影响重金属的吸收。因此，科学合理地使用除草剂，同时结合营养管理措施，可能是减少重金属污染的有效手段。例如，在镉污染土壤中，适当调控氮、磷、铁和锌的施用，有助于维持植物的营养稳态，从而降低镉的吸收。此外，研究还表明，除草剂的对映体可能对植物的生长和营养吸收产生不同的影响，因此在除草剂的选择和使用过程中，需要关注其对映体的特性，以减少对植物和土壤生态系统的负面影响。

本研究的发现为农业实践提供了重要的科学依据。通过深入了解除草剂对植物营养动态和重金属积累的影响机制，可以为制定更加科学和环保的农业管理策略提供支持。例如，在镉污染严重的农田中，选择对映体活性较低的除草剂，或在使用除草剂的同时，合理调整氮、磷、铁和锌的施用比例，有助于减少作物对镉的吸收，提高农产品的安全性。此外，本研究还强调了跨学科研究的重要性，即结合植物生理学、生态学和分子生物学等多学科方法，才能全面揭示除草剂与重金属之间的复杂关系。

除草剂的对映体差异不仅体现在其对植物生长和营养吸收的影响上，还可能通过改变土壤微生物群落，进一步影响重金属的迁移和转化。例如，某些除草剂的对映体可能通过促进土壤微生物的活动，提高氮的循环效率，从而间接影响镉的吸收。此外，除草剂可能通过改变根系结构，如根毛的密度和长度，影响重金属的吸收途径。这些因素共同作用，可能导致除草剂对重金属积累的调控效果存在显著的对映体差异。

综上所述，本研究揭示了手性除草剂NAP对植物生长和镉积累的对映体特异性影响，为优化除草剂和营养素的管理策略提供了新的思路。未来的研究可以进一步探讨不同手性除草剂对其他重金属（如铅、铜、锰）的影响，以及这些影响在不同土壤类型和环境条件下的变化。此外，还可以结合土壤化学分析和微生物组学研究，深入解析除草剂对土壤生态系统的影响机制，为实现可持续农业和环境保护提供更加全面的科学支持。