钙介导的奥西曼姆罗勒（Ocimum basilicum L.）中砷诱导的毒性和活性氧（ROS）稳态的调节

《Plant and Soil》：Calcium-mediated regulation of arsenic-induced toxicity and ROS Homeostasis in Ocimum basilicum L.

本研究评估了外源钙对砷胁迫下香草草生长、光合性能及氧化应激的影响。通过盆栽实验，在5和10 mg/kg砷处理下，施加10 mM叶面钙可显著提升光合效率，恢复酶活性，减少ROS积累，并改善叶微结构及精油成分，证实钙补充有效缓解砷毒害，为砷污染土壤的香草草栽培提供策略。

　　

摘要

背景与目的

农业土壤中的砷污染严重限制了作物产量，并威胁食品安全。钙作为一种参与植物应激信号传导的关键第二信使，可能有助于减轻重金属的毒性，但其在大蒜（Ocimum basilicum L.）中的解毒作用仍不明确。本研究旨在评估钙补充剂对受砷胁迫的大蒜生长、光合作用性能、氧化应激和结构稳定性的影响。

方法

采用盆栽实验，将大蒜暴露在浓度为5 mg kg^?1和10 mg kg^?1的砷环境中，同时添加或不添加10 mM的叶面钙。研究了生理和生化参数、光合作用特性、活性氧（ROS）的产生、抗氧化反应以及酶活性。通过组织化学染色、共聚焦显微镜观察、扫描电子显微镜（SEM）和气相色谱-质谱（GC–MS）分析进一步验证了结构和代谢变化。

结果

浓度为10 mg kg^?1的砷显著降低了SPAD值、光合作用参数（P_N, gs, Ci, E）以及关键酶（碳酸酐酶、Rubisco、硝酸还原酶）的活性。H₂O₂、O₂^?和MDA水平的升高表明氧化应激加剧。钙补充，尤其是5 mg kg^?1的砷浓度下，提高了光合作用效率，恢复了酶活性，并减少了ROS的积累。结构成像和GC–MS分析进一步证实，钙处理后的植物氧化损伤减轻，叶片微结构改善，精油成分也得到优化。

结论

外源钙的施用通过显著提高大蒜的生长表现、光合作用能力、抗氧化防御系统和细胞完整性，减轻了砷引起的毒性，凸显了其在砷污染环境中维持大蒜栽培的重要作用。