铜和砷胁迫下植物激素对水稻（Oryza sativa L.）酶防御系统、微生物多样性和土壤健康的调控作用

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Phytohormonal Modulation of Enzymatic Defense, Microbial Diversity, and Soil Health in Rice (Oryza Sativa L.) Under Copper and Arsenic Stress

植物激素缓解重金属污染对水稻生理及抗氧化影响研究。通过盆栽实验发现，MEL、ABA、IBA处理显著促进水稻生长（45%），改善光合效率及抗氧化酶活性，降低铜砷积累（35-48%）和氧化损伤（MDA/H2O2减少39-42%），同时提升土壤微生物多样性，为重金属污染土壤治理提供新策略。

　　

摘要

近年来，植物激素如褪黑素（MEL）、脱落酸（ABA）和吲哚丁酸（IBA）在缓解多种植物物种的非生物胁迫方面的作用受到了广泛关注。研究表明，这些激素在增强抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA–GSH）循环以及促进多种生理反应中起着关键作用，包括促进植物生长和生物量增加、提高光合作用效率、增强抗氧化活性以及降低水稻（Oryza sativa L.）的氧化应激。实验使用人工污染了铜（Cu）和砷（As）的农业土壤进行，污染浓度分别为0、100和200 mg kg?1，并分别施用了MEL（100 μM）、ABA（50 μM）和IBA（10 μM）。实验在受控的温室条件下持续了90天。研究结果表明，铜和砷的毒性显著抑制了O. sativa的植物生长、气体交换参数、抗坏血酸-谷胱甘肽循环、脯氨酸代谢以及根际微生物多样性。相反，重金属胁迫显著增加了氧化应激生物标志物、酶类和非酶类抗氧化剂的水平及基因表达，同时也提高了健康风险指数。MEL、ABA和IBA的应用使植物生长和生物量提高了多达45%，改善了气体交换特性，增强了酶类和非酶类抗氧化剂的活性及表达，并降低了丙二醛和过氧化氢的含量（减少了39–42%）。水稻组织中的铜和砷积累量减少了35–48%，同时通过降低生物积累量和估计的膳食金属摄入量降低了健康风险指数。此外，这些处理措施还改善了细胞组分分布，抑制了过多的脯氨酸积累，并增强了O. sativa植物的抗坏血酸-谷胱甘肽循环。这些发现为可持续农业实践提供了新的见解，并为缓解农业土壤中重金属污染的不利影响提供了有前景的策略。