碳量子点和菌根真菌提高了葡萄柚薄荷（Mentha suaveolens × piperita）对镉胁迫的耐受性以及精油产量

《Scientific Reports》：Carbon quantum dots and mycorrhizal fungi improve cadmium stress tolerance and essential oil production in grapefruit mint (Mentha suaveolens × piperita)

　　

摘要

镉（Cd）是一种非必需元素，具有极高的植物毒性，同时也是农业土壤中普遍存在的污染物。使用生物肥料和纳米颗粒（NPs）已被证明是缓解重金属（HM）污染土壤危害的有效策略。先前的研究部分揭示了CQD-NPs和AMF在干旱胁迫下的单独作用；然而，关于它们联合效应的信息仍然有限且分散。因此，本研究旨在评估CQD-NPs和AMF在镉诱导胁迫下对葡萄薄荷产量和精油（EO）质量的单独及协同效应。为此，采用完全随机设计（CRD）进行了因子实验，设置了32个处理组和三次重复。第一个因素包括四种镉浓度（0、10、20和40 mg Cd kg^?1干土）；第二个因素包含四种水平的CQD-NPs（0、5、10和20 mg L^?1）；第三个因素是是否接种AMF。结果表明，镉胁迫显著降低了干重（DW）、叶绿素（Chl）、相对含水量（RWC）、根系定殖以及总可溶性蛋白（TSPC）的含量。然而，CQD-NPs和AMF的协同作用提高了干重、相对含水量、总可溶性蛋白以及叶绿素的再生能力。这种组合还增加了精油含量，降低了丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）的水平，并在非胁迫和镉胁迫条件下调节了抗氧化酶的活性，包括超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和邻苯二酚过氧化物酶（GPX）。值得注意的是，在中度镉胁迫下，当植物同时接种AMF和CQD-NPs₂₀时，精油含量达到最高（1.90%）。通过对精油的GC–MS分析发现，芳樟醇（48.50%）和乙酰芳樟烯（44.72%）是葡萄薄荷的主要挥发性成分。在严重和中度镉胁迫条件下，接种AMF和CQD-NPs₂₀的植物中，这两种成分的含量最高。总体而言，在严重和中度胁迫条件下，CQD-NPs₂₀与AMF的联合应用使芳樟醇和乙酰芳樟烯的含量分别比对照组增加了34.23%和32.81%。这些发现表明，CQD-NPs和AMF的联合使用可以缓解镉诱导的胁迫，为药用植物的环保生产提供一种可持续的策略。