海藻糖预处理通过调节抗氧化防御、激素平衡、内源性海藻糖以及营养稳态，增强大麦植株对铬的耐受性

《BMC Plant Biology》：Trehalose priming enhances chromium resilience in barley plants by modulating antioxidant defense, hormonal balance, endogenous trehalose, and nutrient homeostasis

　　

摘要

背景

铬胁迫对生态系统可持续性、作物产量以及人类健康构成严重威胁。海藻糖是一种非还原糖，具有缓解非生物胁迫毒性的显著潜力。然而，它通过种子预处理来减轻铬毒性的作用目前仍不甚明了。

方法

因此，本研究评估了在海藻糖预处理作用下，两种大麦品种——苏丹-17和海德尔-93在三种铬浓度（0、20和40毫克/千克土壤）下的铬毒性缓解效果，同时考察了三种种子预处理方式（水浸预处理、10毫摩尔/升海藻糖处理以及15毫摩尔/升海藻糖处理）的效应。

结果

当铬浓度达到40毫克/千克时，两种大麦品种的生长和产量都会下降，这一现象与植物器官中氧化损伤加剧、铬积累增加，以及光合色素、含水量、养分吸收能力以及IAA和GA合成能力下降有关。而海藻糖种子预处理显著缓解了这些负面影响。具体而言，在40毫克/千克铬胁迫条件下，与未进行预处理的对照组相比，15毫摩尔/升海藻糖处理使苏丹-17和海德尔-93的生物产量分别提高了58%和90%，谷物产量则分别提升了23.9%和44.7%。这些改善与H?O?（分别降低27.6%和41.7%）、MDA（分别降低28.5%和46.2%）和ABA（分别降低21.2%和22.9%）水平下降，养分积累增加，CAT（分别提高9.1%和9.2%）和POD（分别提高20.1%和25.1%）活性上升，以及抗坏血酸（分别提高14.5%和10.7%）和APX（分别提高15.2%和26.6%）含量升高有关。此外，与未预处理的对照组相比，海藻糖预处理还改善了渗透平衡，表现为在铬胁迫条件下TSP（分别增加1.8%和5.4%）、FAA（分别增加27%和34.8%）、次生代谢物以及内源海藻糖合成量（分别增加31.5%和31%）都有所提升。这些生理层面的变化有助于提高两种大麦品种的生物产量和谷物产量。

结论

总体而言，这些研究结果表明，海藻糖种子预处理是一种有效且经济的方法，可用于提高在铬污染土壤中的作物对铬的耐受性并提升作物产量，为在污染环境中发展更环保的食品生产方式提供了依据。

背景

铬胁迫对生态系统可持续性、作物生产力以及人类健康构成严重威胁。海藻糖是一种非还原糖，具有缓解非生物胁迫毒性的显著潜力。然而，它通过种子预处理来减轻铬毒性的作用目前仍不甚明了。

方法

因此，本研究评估了在海藻糖预处理作用下，两种大麦品种——苏丹-17和海德尔-93在三种铬浓度（0、20和40毫克/千克土壤）下的铬毒性缓解效果，同时考察了三种种子预处理方式（水浸预处理、10毫摩尔/升海藻糖处理以及15毫摩尔/升海藻糖处理）的效应。

结果

当铬浓度达到40毫克/千克时，两种大麦品种的生长和产量都会下降，这一现象与植物器官中氧化损伤加剧、铬积累增加，以及光合色素、含水量、养分吸收能力以及IAA和GA合成能力下降有关。而海藻糖种子预处理显著缓解了这些负面影响。具体而言，在40毫克/千克铬胁迫条件下，与未进行预处理的对照组相比，15毫摩尔/升海藻糖处理使苏丹-17和海德尔-93的生物产量分别提高了58%和90%，谷物产量则分别提升了23.9%和44.7%。这些改善与H?O?（分别降低27.6%和41.7%）、MDA（分别降低28.5%和46.2%）和ABA（分别降低21.2%和22.9%）水平下降，养分积累增加，CAT（分别提高9.1%和9.2%）和POD（分别提高20.1%和25.1%）活性上升，以及抗坏血酸（分别提高14.5%和10.7%）和APX（分别提高15.2%和26.6%）含量升高有关。此外，与未预处理的对照组相比，海藻糖预处理还改善了渗透平衡，表现为在铬胁迫条件下TSP（分别增加1.8%和5.4%）、FAA（分别增加27%和34.8%）、次生代谢物以及内源海藻糖合成量（分别增加31.5%和31%）都有所提升。这些生理层面的变化有助于提高两种大麦品种的生物产量和谷物产量。

结论

总体而言，这些研究结果表明，海藻糖种子预处理是一种有效且经济的方法，可用于提高在铬污染土壤中的作物对铬的耐受性并提升作物产量，为在污染环境中发展更环保的食品生产方式提供了依据。