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为解决镉污染影响作物生长及食品安全问题，研究人员探究腐殖质（HS）对生菜镉耐受性的影响，发现 HS 可缓解镉毒性，对农业意义重大。
在当今环境问题日益严峻的时代，土壤中的重金属污染犹如一颗 “毒瘤”，严重威胁着生态平衡、农业生产以及人类的健康。其中，镉（Cd）作为一种极具危害的重金属，在土壤中大量积累。它就像一个 “隐形杀手”，通过各种途径进入食物链，悄无声息地危害着动植物和人类。比如在一些矿区附近，土壤中的镉含量高得惊人，附近种植的生菜等叶菜类蔬菜很容易吸收镉，而人们食用这些蔬菜后，可能会引发骨质疏松、肾功能障碍等多种疾病。
在这样的背景下，如何降低镉对植物的危害，减少其在农作物中的积累，成为了科研人员亟待攻克的难题。为此，来自西班牙格拉纳达大学植物生理学系等机构的研究人员 Santiago Atero - Calvo、Francesco Magro 等人展开了一项关于腐殖质（Humic Substances，HS）对生菜镉耐受性影响的研究。该研究成果发表在《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》上，为解决镉污染问题带来了新的曙光。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是设置不同处理组进行实验，将生菜种子在温室萌发培养后，移栽至含不同处理的生长室，设置了对照、镉处理、镉 + 不同浓度根施 HS（R - HS）、镉 + 不同浓度叶施 HS（F - HS）等处理组 。其次，采用多种测定方法对各项指标进行检测，如用 ICP - MS 测定镉浓度，通过 MDA 浓度测定评估脂质过氧化程度，利用各种特定的方法测定抗氧化酶活性、光合色素浓度以及气体交换参数等。
1. 植物生物量、地上部相对生长速率和镉耐受性指数
研究人员发现，添加 100μM CdCl?会显著降低生菜地上部和根部的干重（DW）以及地上部相对生长速率（RGR），分别降低 35%、30% 和 16%。但当施加 HS 后，这种抑制作用明显减轻。例如，R - HS 0.40 和 0.60 mL/L 以及 F - HS 7.50 和 10.00 mL/L 处理下，地上部 DW 的减少幅度分别降至 16%、22%、19% 和 18%，RGR 的减少幅度也有所降低。而且，HS 处理提高了生菜的镉耐受性指数（CdTI），不过根施和叶施 HS 在促进地上部生长和提高 CdTI 方面没有显著差异。
2. 镉积累和分布系数
R - HS 在 0.60 mL/L 时，显著提高了生菜地上部镉浓度（增加 21%），而 F - HS 在 10.00 mL/L 时，显著降低了地上部镉浓度（降低 14%）。所有 HS 处理都增加了根部的镉积累，且 R - HS 0.60 mL/L 时积累量最高（增加 87%）。此外，所有 HS 处理都降低了镉的分布系数（DC），R - HS 0.60 mL/L 时 DC 最低。
3. 丙二醛、活性氧和抗氧化剂
镉处理会增加生菜中丙二醛（MDA）、过氧化氢（H?O?）和超氧阴离子（O??）的产生，而 R - HS 和 F - HS 处理能显著降低这些物质的积累，不过不同剂量和施用方式之间没有明显差异。在抗氧化方面，镉胁迫下，生菜体内抗坏血酸（AsA）、总酚和类黄酮含量增加，HS 处理进一步提高了这些物质的含量，除类黄酮在 R - HS 处理下浓度更高外，其他抗氧化物质在各 HS 处理下均显著增加。同时，HS 处理增强了超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性，F - HS 处理下 SOD 活性较高，R - HS 0.60 mL/L 处理下 APX 活性较高。另外，HS 处理还提高了生菜的抗氧化能力，FRAP 和 TEAC 测定结果显示，R - HS 和 F - HS 处理后的生菜抗氧化能力增强，除 F - HS 7.50 mL/L 处理的 FRAP 值较低外，其他处理间无显著差异。
4. 谷胱甘肽形式、谷胱甘肽 S - 转移酶、非蛋白巯基和植物螯合肽
在镉胁迫和 HS 处理下，生菜总谷胱甘肽（GSH）含量显著增加，氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量降低，GSH 氧化还原状态和 GSH/GSSG 比值更接近对照水平。R - HS 0.60 mL/L 以及两种 F - HS 处理均提高了谷胱甘肽 S - 转移酶（GST）的活性，且 R - HS 0.60 mL/L 时活性最高。单独镉处理不影响非蛋白巯基（NPSHs）和植物螯合肽（PCs）的浓度，但 R - HS 0.60 mL/L 和 F - HS 7.50 mL/L、10.00 mL/L 处理显著增加了 NPSHs 浓度，R - HS 0.60 mL/L 和 F - HS 7.50 mL/L 处理还提高了 PCs 浓度，R - HS 0.60 mL/L 时两者积累量最高。
5. 色素和叶片气体交换参数
镉胁迫显著降低了生菜叶绿素 a、b、总叶绿素和类胡萝卜素的浓度，以及叶绿素 a/b 比值。而 HS 处理下，部分处理的叶绿素 b、叶绿素 a 和总叶绿素浓度与对照无差异，F - HS 10.00 mL/L 处理下类胡萝卜素浓度与对照无差异，且镉和 HS 共同处理的生菜叶绿素 a/b 比值显著高于仅镉处理的生菜。在叶片气体交换参数方面，镉处理显著降低了净光合速率（A）、气孔导度（gs）、蒸腾速率（E）、Rubisco 最大羧化速率（Vcmax）和最大电子传递速率（Jmax），HS 处理则减轻了这些参数的下降幅度，不过大多数光合参数在不同 HS 剂量和施用方式之间没有显著差异。
研究结论表明，所有根施和叶施剂量的 HS 产品都能通过减少氧化损伤、提高抗氧化能力、促进螯合化合物的生物合成以及增强光合作用活性，有效缓解生菜的镉毒性。R - HS 0.60 mL/L 有利于镉的植物提取，而 F - HS 10.00 mL/L 可减少生菜叶片中的镉积累，这对于保障食品安全至关重要。该研究为解决镉污染问题提供了新的思路和方法，对农业可持续发展具有重要意义，有助于实现与食品安全、可持续消费和生产以及合理利用陆地生态系统相关的可持续发展目标。不过，研究人员也指出，未来还需要在分子生物学和田间条件下进一步研究，以明确 HS 产品诱导镉积累和耐受的具体机制。
