丛枝菌根真菌与水杨酸协同缓解铅胁迫对药用鼠尾草生理响应的调控机制及其植物修复潜力研究

本研究针对重金属铅(Pb)污染威胁粮食安全的关键问题，创新性地将丛枝菌根真菌(AMF)与水杨酸(SA)联用，系统探究了其对药用鼠尾草(Salvia officinalis L.)铅胁迫的缓解效应。通过盆栽实验发现，Funneliformis mosseae与100μM SA协同处理显著提升植物生物量46.8%、根系磷吸收88.8%，并降低铅转运系数，同时激活抗氧化酶系统(SOD、APX)和次级代谢产物积累。该研究为重金属污染土壤的生态修复提供了"微生物-植物-信号分子"三位一体的解决方案，对药用植物安全生产具有重要实践价值。

　　

重金属污染的绿色治理新策略
随着工业发展，铅(Pb)等重金属污染已成为全球性环境挑战。这种持久性污染物通过土壤-植物系统进入食物链，不仅抑制作物生长——导致叶绿素降解、营养失衡和氧化应激，更威胁人类健康。传统修复技术成本高昂且易破坏生态，而植物修复因其环境友好特性备受关注。然而，重金属胁迫下植物自身修复效率有限，如何提升其耐受性与富集能力成为关键科学问题。

伊朗马拉盖大学的研究团队独辟蹊径，选择兼具经济与生态价值的药用鼠尾草为研究对象，首次将丛枝菌根真菌(Funneliformis mosseae)与水杨酸(SA)联合应用。这种"生物强化+化学调控"的创新思路，通过双管齐下的方式激活植物防御系统：AMF通过根外菌丝网络扩大养分吸收面并固定重金属，SA则作为信号分子调控内源抗逆机制。研究结果证实，该协同策略使植物在200 mg kg^-1
Pb胁迫下仍保持正常生长，相关成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上。

关键技术方法
研究采用三因素完全随机设计：Pb污染梯度(0/100/200 mg kg^-1
)、AMF接种(0/5 g kg^-1
)和SA叶面喷施(0/100μM)。通过测定生长指标(鲜重/干重)、抗氧化酶活性(APX/SOD/GPX)、氧化损伤标志物(MDA/H₂
O₂
)、营养元素(P/K/Zn/Fe)及铅积累量等48项参数，结合显微观察根系定殖情况，系统评估处理效应。采用FRAP法测总抗氧化活性，原子吸收光谱分析重金属含量。

主要研究发现
形态学性状
AMF+SA处理使无铅胁迫下地上部鲜重提升46.8%，而单一铅处理(200 mg kg^-1
)使生物量降低76.9%。双处理通过扩大根系吸收面积(菌丝长度增加35.4%)和改善水分利用效率，有效抵消了铅诱导的生长抑制。

抗氧化防御系统
铅胁迫触发典型氧化应激反应：200 mg kg^-1
Pb使H₂
O₂
含量激增96.8%，MDA水平升高119.8%。AMF与SA协同处理通过激活APX(活性提升357.6%)和SOD(84.5%)等关键酶，重建氧化还原平衡，使MDA含量回降36.6%。

次级代谢调控
双处理显著促进植物合成防御性化合物：总酚含量增加53.3%，维生素C水平提高31.6%。这些代谢物通过螯合重金属离子和清除自由基，构建第二道防护屏障。

元素动态与铅分配
AMF表现出显著的"根际过滤"效应，使根系铅积累量降低36.1%，同时促进营养吸收：磷转运效率提升88.8%，铁吸收增加27.6%。元素相关性分析表明，AMF通过改善P-Zn-Fe代谢网络增强植物抗逆性。

科学价值与实践意义
该研究揭示了AMF与SA协同作用的分子生态机制：AMF通过物理隔离(菌丝吸附)和化学钝化(分泌有机酸)降低铅生物有效性，SA则通过调控APX-SOD抗氧化通路和苯丙烷代谢减轻氧化损伤。这种"外阻内清"的双重防护模式，使药用鼠尾草在维持正常生长的同时实现根系铅富集(BCF>1)，展现出优异的植物修复潜力。

从应用角度看，研究建立的"5 g kg^-1
AMF接种+100μM SA喷施"技术方案，为重金属污染区药用植物栽培提供了可操作性强的生态修复策略。相比传统化学钝化剂，该方法无二次污染风险，且能提升药材品质——这对保障传统医药安全性具有重要意义。未来研究可进一步解析AMF-植物-SA三者的分子对话机制，并开展田间验证以推动技术落地。