甘草苷与左旋多巴缓解气态元素汞对松萝凤梨的毒性作用：代谢重编程机制与植物修复潜力

针对气态元素汞[Hg(0)g]污染引发的植物氧化应激问题，研究人员通过松萝凤梨(Tillandsia usneoides)模型，揭示了Hg(0)g抑制钾磷吸收、破坏叶绿素合成的机制，并发现甘草苷(liquiritin)和左旋多巴(L-Dopa)可通过激活POD、GSH等抗氧化通路缓解毒性，为汞污染植物修复提供新策略。

　　

汞污染是当前全球最严峻的环境问题之一。这种具有高度挥发性和持久性的重金属，通过火山活动、工业排放等途径进入大气后，能以气态元素汞[Hg(0)_g]的形式长距离传输，最终通过植物进入食物链，威胁生态系统和人类健康。尤其令人担忧的是，在汞冶炼、采矿等工业区周边，Hg(0)_g浓度可达惊人的300?μg?m^-3，但植物应对这种极端污染的分子机制仍是未解之谜。

松萝凤梨(Tillandsia usneoides)作为大气汞污染的"天然监测仪"，因其独特的附生特性和超强重金属富集能力成为研究焦点。四川大学和重庆科技学院的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究，首次揭示了这种植物应对Hg(0)_g的代谢防御网络。研究人员采用300?μg?m^-3的Hg(0)_g暴露实验，结合生理指标检测、非靶向代谢组学和功能验证等方法，系统解析了松萝凤梨的应激响应机制。

关键技术包括：1) 模拟工业区高浓度Hg(0)_g暴露系统；2) 元素含量测定(ICP-MS)；3) 氧化应激指标(MDA、O₂^-)检测；4) 非靶向代谢组学分析；5) 拟南芥转基因功能验证。

Hg(0)_g对松萝凤梨的生理影响

暴露14天后，植物体内汞含量激增至51.0?μg?g^-1，同时钾(K)、磷(P)吸收分别下降23.5%和18.7%，而锰(Mn)含量反常升高。叶绿素合成受阻伴随MDA和超氧阴离子(O₂^-)水平显著上升，表明细胞膜脂过氧化严重。

代谢重编程特征

代谢组学发现Hg(0)_g显著激活甜菜红素、角质层蜡质合成通路，其中酪氨酸代谢产物甘草苷和左旋多巴含量变化最显著。功能验证显示，这两种物质能使拟南芥的汞积累量降低37%-42%，同时提升过氧化物酶(POD)活性和谷胱甘肽(GSH)水平，有效缓解H₂O₂毒性。

环境应用价值

该研究不仅首次绘制了植物应对Hg(0)_g的代谢图谱，更发现甘草苷和左旋多巴可通过双重机制——既减少汞吸收又增强抗氧化防御——提升植物耐受性。这为开发基于代谢调控的植物修复技术提供了分子靶点，对降低汞通过食物链传递的风险具有重要实践意义。研究获得国家自然科学基金(42177198)和四川省科技计划(2024NSFSC0062)支持，相关技术已申请重庆技术创新应用示范项目(CSTB2024TIAD-GPX0005)。