外源硫化氢缓解镉胁迫对茶树生长的抑制作用及其生理机制研究

推荐：针对茶树(Camellia sinensis)受镉(Cd)污染导致的生长抑制和品质下降问题，南京农业大学团队通过外源硫化氢(H2S)预处理实验，发现100 μmol·L-1 Na2S可显著降低叶片Cd积累量(降幅达48.2%)，提高光合色素含量和抗氧化酶活性，并通过增强L-半胱氨酸脱巯基酶(LCD)活性促进非蛋白巯基(NPT)合成。该研究为茶树重金属污染防控提供了新策略，成果发表于《Plant Stress》。

　　

随着中国土壤污染调查显示镉(Cd)已成为农田主要污染物，茶树(Camellia sinensis)因其喜酸性土壤特性更易吸收积累Cd，导致叶片黄化、光合受阻及品质成分下降等系列问题。目前虽已有关于吲哚乙酸、硒等缓解Cd毒性的研究，但气体信号分子硫化氢(H₂S)在茶树Cd胁迫响应中的作用机制尚属空白。南京农业大学的研究团队通过水培实验，首次系统揭示了H₂S通过多重通路缓解茶树Cd毒性的生理机制，相关成果发表在植物学领域期刊《Plant Stress》。

研究采用龙井43(LJ43)和白叶1号(BY1)两个茶树品种，设置对照、H₂S(100 μmol·L^-1 Na₂S)、Cd(50 μmol·L^-1 CdCl₂)、H₂S+Cd、PAG(1 mmol·L^-1 DL-炔丙基甘氨酸)+Cd等处理组。关键技术包括：透射电镜观察细胞超微结构、电感耦合等离子体(ICP)测定Cd含量、便携式光合仪LI-6400XT测定光合参数、高效液相色谱(HPLC)分析品质成分，以及抗氧化酶活性检测等。

3.1 茶树表型分析
Cd胁迫导致茶树根系褐变、叶片出现枯斑，而H₂S预处理显著缓解这些症状。H₂S+Cd处理组存活率(93%)显著高于Cd组(83%)，水分含量提高5.5%，证实H₂S的防护作用。

3.3 Cd积累与转运
H₂S使龙井43嫩叶Cd含量降低48.2%，转运因子(TF)从0.23降至0.16。透射电镜显示H₂S维持了叶绿体基质片层和线粒体嵴的完整性，而Cd组出现类囊体解体。

3.6 光合系统调控
H₂S+Cd处理使净光合速率(Pn)提升35%，叶绿素a含量恢复至对照的92%。荧光参数显示H₂S提高光化学效率(Fv/Fm)至0.67，显著优于Cd组的0.53。

3.8 抗氧化与品质成分
H₂S使丙二醛(MDA)含量降低19.3%，同时显著提升茶多酚(14.01%)和EGCG(4.88%)含量。值得注意的是，超氧化物歧化酶(SOD)活性未如预期升高，提示H₂S可能通过其他途径缓解氧化损伤。

该研究创新性发现H₂S通过三重机制缓解Cd胁迫：激活LCD酶促进内源H₂S合成；增加NPT含量固定Cd²⁺于根部；维持光合器官完整性。实践意义上，100 μmol·L^-1 Na₂S预处理可同时实现Cd污染修复和茶叶品质提升，为茶园重金属治理提供了经济有效的解决方案。未来研究可进一步解析H₂S信号转导与次级代谢产物合成的分子关联。