赖氨酸螯合微量营养素调控镉胁迫下玉米形态-生理-生化响应及基因表达的机制研究

针对土壤镉(Cd)污染这一全球性环境问题，研究人员通过盆栽实验探究了赖氨酸(lys)螯合微量营养素(Fe/Zn/Mn-lys)对玉米(Zea mays L.)镉胁迫的缓解作用。研究发现100 mg kg-1 Cd显著抑制植物生长并诱导氧化应激(MDA、H2O2升高)，而10 mM微量营养素处理通过调节AsA-GSH循环、降低脯氨酸代谢等途径增强抗逆性，为重金属污染农田的可持续治理提供新策略。

　　

土壤中剧毒重金属镉(Cd)污染正随着社会经济快速发展成为严峻的全球性难题。这项研究聚焦赖氨酸(lys)螯合的三种关键微量营养素——铁(Fe)、锌(Zn)和锰(Mn)，这些元素作为新型肥料组分，在提升植物对抗生物/非生物胁迫方面展现出独特潜力。科研人员通过精确控制的盆栽实验，在添加不同浓度CdCl₂•5H₂O(0、50和100 mg kg^-1)的土壤中培育玉米(Zea mays L.)，并叶面喷施10 mM的微量营养素螯合物。

结果显示，高浓度Cd(100 mg kg^-1)会显著抑制玉米生长量、降低光合色素含量并破坏气体交换参数。有趣的是，镉胁迫同时激活了植物的"应激防御系统"——丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)等氧化应激标志物激增，进而触发一系列酶类/非酶类抗氧化物质的合成，相关基因表达谱和糖类代谢也发生显著改变。更深入的分析发现，脯氨酸代谢通路和抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环显著活跃，细胞组分着色度同步增加。

转折点出现在微量营养素干预后：Fe/Zn/Mn-lys处理组不仅逆转了镉毒害导致的生长抑制，还通过降低氧化损伤、优化细胞区室化分布，使脯氨酸代谢和AsA-GSH循环回归稳态。这些发现为发展"绿色螯合微肥"技术体系提供了分子层面的证据，对实现重金属污染耕地的安全生产具有重要实践价值。