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为探究 He-Ne 激光引发对水飞蓟（Silybum marianum L.）耐铅性的影响，研究发现 20 分钟激光引发可增强其耐铅性，为药用植物抗重金属污染提供新策略。
在环境问题日益严峻的当下，土壤中的重金属污染就像一场 “无声的灾难”，正悄悄威胁着植物的生长。其中，铅（Pb）作为毒性较强的重金属，被欧洲 REACH 法规列为 “高度关注化学品”。过量的铅会干扰植物的正常生理活动，像光合作用、水分吸收等，还会引发氧化应激反应，损伤植物细胞内的各种生物分子，导致植物出现叶片发黄、根部发育不良等症状。而药用植物水飞蓟，因其果实和种子含有具有多种药用价值的水飞蓟宾（silymarin），在传统医学和现代医药领域都备受关注。但由于其常生长在边际环境，容易受到重金属污染的影响，所以提高水飞蓟对重金属的耐受性迫在眉睫。
来自伊朗 Shahrekord 大学植物科学系等机构的研究人员，开展了一项关于 He-Ne 激光引发对水飞蓟耐铅性影响的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为解决药用植物在重金属污染土壤中的生长问题提供了新的思路。
在这项研究中，研究人员运用了多种技术方法。他们设置了不同的实验条件，采用 3 次 He-Ne 激光照射时长（0、20 和 40 分钟）和 3 种铅浓度（0、250 和 500 ppm）的析因安排进行实验。通过测量水飞蓟的生长参数、光合色素含量、相对含水量（RWC）、丙二醛（MDA）和过氧化氢（H?O?）含量、脯氨酸含量以及抗氧化酶活性等指标，来评估 He-Ne 激光引发对水飞蓟耐铅性的影响。同时，运用统计分析软件如 SAS 进行方差分析（ANOVA），使用 R 软件生成皮尔逊相关热图和主成分分析（PCA），以深入探究各变量之间的关系。
研究结果如下：
- 生长参数：在无胁迫条件下，20 分钟的激光引发显著增加了水飞蓟地上部分和根部的鲜重和干重；40 分钟的激光引发则使多数生长参数显著下降。铅胁迫会显著降低水飞蓟地上部分和根部的鲜重和干重，而 20 分钟的激光引发能有效缓解这种生长抑制。在 250 ppm 和 500 ppm 的铅浓度下，20 分钟激光引发分别使地上部分鲜重增加 14.62% 和 57.33%，干重增加 24% 和 59.33% 。但随着辐射时间延长至 40 分钟，激光对生长参数的积极影响减弱12。
- 光合色素：20 分钟的激光引发使总叶绿素（TChl）含量增加 10.58%，40 分钟则导致其下降 16.27%。铅胁迫会显著降低 TChl 含量，而 20 分钟激光引发在 250 ppm 和 500 ppm 铅浓度下，分别使 TChl 含量增加 30.35% 和 42.44%。类胡萝卜素含量在 250 ppm 铅浓度下比对照增加 16.66%，在 500 ppm 时减少 42.22% 。20 分钟激光引发在这两种铅浓度下，分别使类胡萝卜素含量增加 19.04% 和 27.88% 34。
- 相对含水量：正常情况下，20 分钟和 40 分钟的激光引发对叶片相对含水量无显著影响。铅胁迫会降低 RWC，20 分钟激光引发能有效缓解这种降低，40 分钟激光引发则无显著效果5。
- MDA 和 H?O?含量：正常条件下，20 分钟激光引发不改变 H?O?和 MDA 含量，40 分钟则使其显著增加。铅胁迫会使根部和叶片中的 MDA 和 H?O?含量显著增加，20 分钟激光引发能显著降低其含量，40 分钟激光引发在 250 ppm 铅浓度下使其略有增加，在 500 ppm 时，40 分钟激光引发处理的植株中 MDA 和 H?O?含量显著高于 20 分钟处理组，但低于未照射组67。
- 脯氨酸含量：在无胁迫条件下，20 分钟和 40 分钟激光引发使根部脯氨酸含量显著增加，叶片中无变化。铅胁迫下，叶片和根部的脯氨酸含量显著增加，20 分钟和 40 分钟激光引发均能增强脯氨酸积累，但 40 分钟处理的叶片在 250 ppm 铅浓度下脯氨酸含量低于对照89。
- 抗氧化酶活性：正常条件下，20 分钟激光引发不改变叶片中 SOD 和 CAT 活性及根部 SOD 活性，略微增加根部 CAT 活性；40 分钟激光引发显著增加叶片和根部的 SOD 和 CAT 活性。250 ppm 铅浓度下，SOD 和 CAT 活性显著增加，500 ppm 时叶片 SOD 活性与对照无显著差异。20 分钟激光引发在 250 ppm 和 500 ppm 铅浓度下均增强了两种酶的活性10。
- 多变量分析：皮尔逊相关热图显示，叶片和根部的氧化生物标志物（H?O?和 MDA 含量）与多个参数呈负相关，如地上部分和根部的鲜重和干重、总叶绿素含量和相对含水量等。主成分分析表明，不同处理组与变量之间存在特定关联，如较高的 H?O?和 MDA 含量与 Pb500、Pb500 + L40 和 Pb250 + L40 处理相关；而 L-CAT、L-SOD 等变量与 Pb500 + L20 处理相关1112。
综合来看，该研究表明 He-Ne 激光种子引发是一种具有潜力的、经济环保的减轻药用植物铅毒性的方法。短暂的激光照射能在种子中建立 “应激记忆”，系统地提高植物在铅胁迫下的抗氧化酶活性和脯氨酸积累，从而改善植物的生长表现。不过，研究也指出需要进一步明确激光诱导 “应激记忆” 的分子机制，优化激光剂量，建立针对不同物种的激光引发指导方针。同时，目前多数激光研究在实验室进行，未来还需开展大规模田间试验，以推动该技术在可持续农业中的实际应用。
