芥菜(Brassica juncea)镉胁迫耐受的协同调控机制：哈茨木霉(Trichoderma harzianum)与聚天冬氨酸(PASP)诱导的代谢重编程与营养-镉共转运

为解决农田镉(Cd)污染导致的植物生长抑制问题，西安理工大学团队通过联合施用哈茨木霉(T. harzianum)和聚天冬氨酸(PASP)，系统研究了芥菜(Brassica juncea)的Cd耐受机制。研究发现AT处理(联合处理)显著提升光合效率(+63.29%)和生物量(+42.38%)，促进营养元素(K、Na、Mg)和Cd的协同积累，并通过上调酪氨酸代谢、下调淀粉代谢等途径实现代谢重编程。该研究为微生物-螯合剂联合修复Cd污染土壤提供了新策略。

　　

随着工业化和农业现代化进程加速，土壤镉(Cd)污染已成为威胁全球粮食安全的重大环境问题。这种具有极强毒性的重金属不仅会破坏土壤微生物活性，还能通过植物吸收进入食物链，最终危害人类健康。据统计，Cd在2022年美国毒物与疾病登记署(ATSDR)优先物质清单中位列第七，其危害性可见一斑。面对这一挑战，植物修复技术因其环境友好特性备受关注，其中芥菜(Brassica juncea)因其生长快速、生物量高等优势被视为潜力修复植物。然而，单纯依靠植物修复存在效率低、耗时长等瓶颈，如何通过生物-化学协同策略提升植物Cd耐受与富集能力，成为当前研究的关键科学问题。

针对这一挑战，西安理工大学的研究团队在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》发表重要成果，创新性地将内生真菌哈茨木霉(T. harzianum)与可生物降解螯合剂聚天冬氨酸(PASP)联用，系统揭示了二者协同增强芥菜Cd耐受的生理与分子机制。研究人员通过盆栽实验，设置对照组(CK)、PASP处理组(PA)、哈茨木霉处理组(TH)及联合处理组(AT)四个处理，采用红外气体分析仪测定光合参数，ICP-OES/MS分析元素含量，LC-MS/MS进行非靶向代谢组学检测，并结合亚细胞分级和抗氧化酶活性测定等多项技术，全面解析了植物生长响应、Cd积累特征及其调控网络。

研究结果首先在3.1章节"根系形态与植株生长"中揭示，AT处理使芥菜总生物量显著增加42.38%，根体积扩大30.65%。通过显微观察证实哈茨木霉成功定殖根系，其分泌的有机酸与PASP的羧基协同作用，形成"根际活化效应"。3.2章节"植物离子吸收与Cd亚细胞分布"显示，AT处理使叶片Cd积累量提升71.12%，且Cd主要分布在液泡(>50%)和细胞壁中。值得注意的是，木质部Cd通量增加导致营养元素(K、Ca等)与Cd呈现协同转运现象，研究人员将其定义为"伪营养复合体"吸收机制。

在3.3章节"联合处理增强芥菜Cd抗性"中，抗氧化系统分析表明AT处理使叶片过氧化氢酶(CAT)活性提升158.89%，根部谷胱甘肽(GSH)含量增加32.12%。通过曼特尔检验发现，细胞壁Cd与抗氧化酶活性呈显著正相关，证实了"区隔化-抗氧化"协同防御策略。代谢组学结果(3.4-3.6章节)更为引人注目：AT处理触发3525种代谢物变化，其中4-甲基-3-硝基苯磺酰肼(MNBH)和C₂₅H₄₄N₂O₅被鉴定为核心代谢物。KEGG分析显示酪氨酸代谢显著上调