生物炭与生石灰降低紫菀参重金属积累及转录组响应研究

《BMC Plant Biology》：Biochar and quicklime mitigate Cd, As, and Cu accumulation while preserving medicinal quality in understory Panax notoginseng

摘要

紫菀参（Panax notoginseng）的下层植被栽培是一种生态可持续的生产方式，但日益受到镉（Cd）、砷（As）和铜（Cu）共同污染的威胁。在保持药用品质的同时减少这些有毒元素的积累对于实现安全生产和可持续发展至关重要。为此，研究人员进行了一项为期两年的田间实验，以评估生物炭（BC；1500公斤/公顷）和生石灰（QL；2000公斤/公顷）对紫菀参中镉、砷和铜的积累以及总皂苷产量的影响。实验同时分析了土壤的物理化学性质、微生物群落组成以及根部的转录组响应，从而全面了解这些改良措施对土壤、微生物和植物的影响。两种改良剂均显著降低了紫菀参主根中的镉、砷和铜含量，同时维持了总皂苷含量和产量。此外，这两种改良剂还提高了土壤pH值，并减少了土壤中这些元素的可用性。转录组分析显示，相关基因发生了变化，这些变化涉及金属转运、细胞壁相关过程以及解毒机制。生物炭改变了真菌群落组成，并增加了某些土壤养分的有效性；而生石灰则改变了与皂苷生物合成相关的基因（SS、SE、CYP716A47 和 PnUGT3）的表达。该研究为在受污染生态系统中通过改良措施减少下层植被栽培药用植物中镉、砷和铜的积累提供了有益的见解。