农业土壤中镉（Cd）污染仍然是主要的环保问题，因为镉具有迁移性强、植物毒性以及易通过食物链传递等特性[1], [2]。利用富集金属的植物进行植物提取是一种可持续且低干扰的土壤镉去除方法[3], [4]。然而，这种策略受到一个内在权衡的限制。有效的超富集植物必须吸收镉并将其转运至地上组织，但过多的镉负荷会损害光合作用、破坏氧化还原稳态、破坏膜完整性，最终减少持续金属去除所需的生物量[5], [6]。因此，提高镉植物提取效率不仅需要增强镉获取能力，还需要降低与镉累积相关的生理成本[7]。
景天 Alfredii是一种已充分表征的镉超富集植物，具有强大的镉吸收、根向地上部转运以及地上部累积能力[8], [9]。这些特征使其成为研究镉超富集和耐受性的有价值模式植物，也是修复镉污染土壤的有前景候选物种[10], [11]。然而，镉植物提取并非由单一过程控制。它依赖于根际镉活化、根系吸收、木质部介导的运输、地上部分配以及细胞解毒等一系列协调过程[12], [13]。更高的镉有效性和根系获取量可能增加植物提取潜力，但若缺乏足够的抗氧化、螯合和区室化能力，也可能加剧镉毒性并限制生物量生产[14]。因此，景天 Alfredii提供了一个有用的体系来回答植物修复中的一个核心问题：如何同时维持镉累积和镉耐受性？
硅纳米颗粒和水杨酸（JA）可能通过不同但潜在互补的机制来调节这种平衡。硅已被广泛认为能通过促进细胞壁结合、膜稳定性、抗氧化防御、矿物稳态和金属区室化来提高植物对重金属胁迫的耐受性[15], [16], [17]。以纳米颗粒形式存在的SiO?可能比传统硅源具有更高的比表面积和更强的表面相关反应性，从而允许更灵敏地调节植物-金属相互作用[18], [19]。相比之下，JA主要作为一种与胁迫相关的信号分子，参与防御激活、抗氧化调控、次生代谢重编程和对非生物胁迫的适应[20], [21]。从这个角度来看，SiO?纳米颗粒和JA不应简单地被视为两种平行的胁迫缓解剂。相反，SiO?纳米颗粒可能主要贡献于结构和元素缓冲，而JA则可能促进信号介导的代谢防御和解毒[22], [23]。
这种区分对于镉超富集植物尤为重要，因为缓解镉毒性并不一定等同于提高镉植物提取效率[24], [25]。许多外源调节剂可通过限制金属吸收或转运来部分降低金属毒性，虽然保护了植物，但可能损害修复效率[26], [27]。水稻中的最新证据进一步表明，硅和水杨酸相关的联合调控增强了镉解毒和胁迫耐受性，但伴随着镉向地上组织转运的减少[28]。相反，在解毒能力没有同步增加的情况下增强镉吸收可能会加剧生理损伤并减少生物量[5], [13]。因此，镉超富集植物的关键问题不仅仅是减轻镉胁迫，而是能否重塑镉累积与镉毒性之间的关系[11], [29]。目前，SiO?纳米颗粒和JA对镉超富集植物的联合效应仍知之甚少。特别是，尚不清楚这两种调节剂能否将根际水平的镉获取与地上部水平的镉解毒作为一个整合过程连接起来。
因此，本研究探讨了SiO?纳米颗粒和JA是否能在不损害植物生长的前提下增强镉植物提取，以及协调的生理、代谢、微生物和转录响应能否解释在景天 Alfredii中增加的镉获取如何通过足够的解毒能力得到平衡。我们假设，二者的联合施用将促进镉获取和转运，同时增强胁迫防御和解毒，从而提高镉植物提取效率。为验证这一假设，我们整合了植物生长、镉和硅累积、生理响应、基因表达、叶片和根际代谢组学、微生物组分析以及多块分析。这种整合方法为理解增强的镉负荷如何与生物量维持保持兼容提供了机制视角，也可能为更高效的可辅助植物提取策略提供参考。
