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铅（Pb）污染威胁食品安全和生态系统，研究人员对比乙二胺四乙酸（EDTA）和柠檬酸（CA）对小麦和玉米铅污染修复效果。结果显示，CA 在改善生长参数、提高光合色素含量和增强铅积累方面更优。这为铅污染土壤修复提供了新策略。
在环境问题日益严峻的当下，重金属污染对生态系统和人类健康构成了巨大威胁，其中铅（Pb）污染尤为突出。铅在土壤中顽固存在，极易被农作物吸收，悄无声息地潜入食物链，严重破坏植物的正常生理活动，从种子发芽到光合作用，从营养吸收到作物产量和品质，无一不受到影响。像小麦和玉米这类全球重要的主食作物，在铅污染的阴影下，产量大幅下滑，品质大打折扣，背后是无数农民的经济损失和全球粮食安全面临的挑战。传统的土壤修复方法，要么成本高昂，要么操作困难，难以大规模应用。在此背景下，探寻一种高效、经济的修复策略迫在眉睫。
为了解决这些难题，研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于乙二胺四乙酸（EDTA）和柠檬酸（CA）这两种螯合剂，试图探究它们能否成为缓解铅污染困境的 “救星”，并比较二者在提高小麦和玉米铅污染修复效率方面的差异。该研究成果发表在《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》杂志上。
研究人员采用了随机完全区组设计（Randomized Complete Block Design，RCBD）这一科学的实验设计方法。选用来自农业大学白沙瓦分校生物技术与基因工程研究所（Institute of Biotechnology and Genetic Engineering，IBGE）的小麦和玉米种子，通过设置不同的铅浓度（500 ppm 和 800 ppm）以及添加 500 ppm 的螯合剂（EDTA 或 CA），对比观察不同处理下作物的生长情况。实验共使用 42 个花盆，精心分组，严格控制实验条件，确保结果的准确性和可靠性 。
生长参数分析
研究发现，铅暴露对小麦和玉米的生长产生了显著的抑制作用。在 500 ppm 铅浓度下，小麦的茎长从 31 cm 骤降至 23 cm，降幅达 25.8%；玉米的茎长也从 48 cm 锐减至 31 cm，下降了 35.4%，800 ppm 铅浓度时情况更糟。EDTA 对缓解铅的抑制作用效果有限，只是略微增加了茎长，例如在 500 ppm 铅 + EDTA 处理下，小麦茎长仅增加 1.5 cm。而柠檬酸（CA）的表现则令人惊喜，它能更有效地促进茎的生长，尤其是在 800 ppm 铅浓度下，小麦和玉米的茎长分别恢复到对照的 85% 和 88%，CA 还显著增加了作物的鲜重，在 800 ppm 铅浓度下，小麦和玉米的鲜重分别提升了 33% 和 28%。这表明 CA 在缓解铅对作物生长的抑制方面，比 EDTA 更为有效。
光合色素分析
在高铅胁迫下，CA 处理的植株光合色素含量比 EDTA 处理的植株高出 25 - 30%。光合色素对于植物的光合作用至关重要，其含量的提升意味着植物能够更高效地进行光合作用，为植物的生长提供更多的能量和物质基础。这进一步证明了 CA 在改善植物生理功能、提高植物对铅污染环境适应性方面的优势。
铅积累分析
在铅积累方面，CA 同样表现出色。例如，在 Pb500 + CA 处理下，玉米根中的铅积累量达到 370 mg kg-1，而 Pb500 + EDTA 处理下仅为 353 mg kg-1。与 EDTA 相比，CA 使玉米和小麦根中的铅含量分别增加了 23% 和 18%。这说明 CA 能够更有效地促进植物对铅的吸收和积累，有助于提高植物修复铅污染土壤的效率。
主成分分析（PCA）
通过主成分分析（PCA）发现，三个主成分解释了 56.4% 的变异，其中 PC1（29.9%）与生长参数和铅吸收显著相关。此外，谷物中铅积累与生长指标之间存在负相关（r = -0.78 至 -0.82，p ≤ 0.05），这表明 CA 在减少可食用部分铅污染方面发挥了重要作用，有助于保障粮食安全。
研究结论表明，CA 和 EDTA 都能在一定程度上缓解铅胁迫对小麦和玉米的不利影响，但 CA 在增强生长参数、提高叶绿素含量和促进铅吸收方面表现更为突出，尤其是在较高铅浓度下。这一研究成果意义重大，为铅污染土壤的可持续修复提供了新的思路和策略。CA 因其高效、环保等优势，有望成为一种极具潜力的铅污染修复剂，在保障农业生产、维护生态平衡和促进可持续发展方面发挥重要作用。它不仅能减少铅对作物生长的抑制，提高作物产量和品质，还能降低铅在可食用部分的积累，保障食品安全。未来，基于 CA 的修复技术或许可以得到更广泛的应用和深入的研究，为解决全球铅污染问题带来新的希望。
