不同硫源对辣椒镉积累及谷胱甘肽和半胱氨酸代谢响应的影响：为作物安全生产提供关键指引

为探究不同硫源对辣椒镉（Cd）吸收、转运、积累及生理响应的调控作用，贵州大学研究人员开展相关研究。结果显示，FeS2和 H2SO4能促进辣椒生长，提升 GSH 和 Cys 合成，且 FeS2处理下各部位镉含量更低。该研究为作物硫营养调控和安全生产提供依据。

　　在自然环境中，硫（S）是植物生长不可或缺的元素，而镉（Cd）却毒性极强且广泛存在。土壤中的硫与镉相互作用，影响着环境污染物的动态变化以及植物对镉的吸收、转运和积累机制。在我国贵州等喀斯特地区，地质来源的硫（如 FeS₂）和大气沉降的硫（如 H₂SO₄），对土壤酸化和镉的生物有效性影响显著。同时，辣椒作为世界重要蔬菜，生长过程中易积累重金属，危害人体健康。以往研究在不同硫源对旱地土壤中镉生物有效性及植物吸收积累的影响方面，结论并不一致。在此背景下，为深入了解不同硫源对辣椒镉积累及相关代谢响应的影响，贵州大学的研究人员开展了此项研究。

研究人员选用贵州广泛种植的 “Z2” 线辣椒（Capsicum spp.），以取自贵州惠水的黄壤为实验土壤，进行了盆栽模拟实验。实验设置了不同的镉浓度梯度（低镉、中镉、高镉），并分别添加不同浓度的 FeS₂和 H₂SO₄模拟地质硫源和大气硫源，每种处理设置 3 次重复。实验过程中，运用了多种关键技术方法。在样本处理方面，于辣椒绿果期采集植株样本，经清洗、干燥、研磨等处理后备用；在检测分析方面，采用王水 - 石墨消解和 HNO₃-H₂O₂消解，利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定土壤和辣椒样本中的镉含量；同时，使用特定试剂盒测定植物体内谷胱甘肽（GSH）和半胱氨酸（Cys）的含量；此外，还通过计算生物富集系数（BCF）和转移因子（TF）评估辣椒对镉的积累和转运能力。

辣椒生物量和镉含量在不同硫源处理下的变化

研究发现，在无硫添加时，随着镉浓度增加，辣椒根和地上部分鲜重呈下降趋势，表明辣椒对镉毒性敏感，尤其是根系。而添加 FeS₂和 H₂SO₄后，在低、中、高镉处理下，均显著增加了辣椒的鲜重，且 FeS₂的促进效果更明显。在镉含量分布上，辣椒各器官镉积累总体模式为根 > 茎 > 叶 > 果，根是主要积累组织。低镉水平下，两种硫源使茎和果中镉含量降低；中镉时，FeS₂和 H₂SO₄增加了叶中镉含量，高硫处理（FeS₂-100 mg/kg）则降低了根、茎和果中的镉含量；高镉条件下，两种硫源均使辣椒各部位镉含量显著增加，且 H₂SO₄的促进作用更强。

镉的转移因子（TF）和生物富集系数（BCF）

不同镉浓度下，添加 FeS₂和 H₂SO₄对辣椒镉的 TF 和 BCF 有不同影响。低镉时，两种硫源降低了 TF_root-stem，增加了 TF_stem-leaf；中镉时，降低了 TF_leaf-fruit，增加了 TF_stem-leaf；高镉时，增加了 TF_root-stem，降低了 TF_stem-leaf和 TF_stem-fruit 。BCF 方面，各器官 BCF 大小顺序为 BCF_root > BCF_stem > BCF_leaf > BCF_fruit，表明根对镉积累最敏感。低镉时，两种硫源降低了 BCF_stem；中镉时，FeS₂降低了 BCF_root、BCF_stem和 BCF_fruit；高镉时，两种硫源显著增加了各器官的 BCF。

不同硫源处理下辣椒各部位谷胱甘肽（GSH）和半胱氨酸（Cys）含量

GSH 在辣椒各器官中的含量顺序为叶 > 茎 > 根 > 果，叶是主要积累器官；Cys 含量则是果 > 叶 > 茎 > 根，果为主要积累器官。随着镉浓度升高，二者含量均呈上升趋势。低镉时，两种硫源对 GSH 含量影响较小；中镉和高镉时，均显著增加了各部位的 GSH 和 Cys 含量，且 H₂SO₄对 Cys 合成的促进作用更优。

相关性分析

通过相关性分析发现，低镉时，根镉含量与根和地上部分鲜重正相关；中镉时，根镉含量与根 Cys 含量正相关，与根和地上部分鲜重负相关；高镉时，根镉含量与各器官 Cys 含量正相关，茎镉含量与部分器官的 GSH、Cys 含量及 BCF 相关，果镉含量与果中 GSH 和 Cys 含量高度正相关。这表明镉浓度影响硫代谢强度，辣椒受镉胁迫时，会增加 GSH 和 Cys 合成以减轻镉毒性。

研究结论表明，地质硫（FeS₂）和大气硫（H₂SO₄）均能显著促进辣椒生长，增加生物量，且 FeS₂效果更突出；在镉胁迫下，FeS₂处理的辣椒各部位镉含量低于 H₂SO₄处理；两种硫源都能有效提高 GSH 和 Cys 水平，尤其是在高镉胁迫下，H₂SO₄使这些抗氧化化合物增加更多；GSH 和 Cys 在帮助辣椒减轻镉毒性、促进正常生长方面发挥重要作用，GSH 主要在叶中起作用，Cys 在果中作用显著 。

该研究在喀斯特地区高镉地球化学背景下，对含硫地层土壤中辣椒镉调控具有重要指导意义，为作物硫营养调控和安全生产提供了理论依据和技术支持。不过，研究尚未涉及铁以及分子水平的深入机制研究。后续研究可从铁的作用机制、土壤微生物以及与硫代谢相关的植物基因等方面展开，为农业生产提供更具针对性的指导。