利用赤霉素和微生物接种剂缓解小麦铬毒：解锁生长新密码

为缓解铬（Cr）对小麦的毒性，研究人员探究 GA3和农杆菌的作用，发现二者联用效果佳，意义重大。

　　# 解锁小麦抗铬毒 “密码”：赤霉素与微生物接种剂的奇妙协同
在广阔的农田中，小麦作为全球重要的粮食作物，默默为人类提供着丰富的能量。然而，近年来，土壤中的 “隐形杀手”—— 铬（Cr），却严重威胁着小麦的生长。铬是一种毒性很强的重金属，随着工业活动的频繁开展，大量铬进入土壤，小麦一旦 “接触” 到这些铬，就会出现各种生长问题。比如叶片变黄，就像得了 “黄疸病” 一样，原本翠绿的叶片失去生机；根系和地上部分的生长也会受到抑制，植株变得矮小瘦弱，最终导致产量大幅下降，粮食质量也大打折扣，这不仅让农民们忧心忡忡，也对全球粮食安全构成了严峻挑战。

面对这一困境，科研人员挺身而出，决心寻找破解之法。来自巴基斯坦伊斯兰堡巴哈瓦尔布尔大学植物学系、沙特国王大学等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在赤霉素（GA₃）和一种名为农杆菌（Agrobacterium fabrum）的微生物接种剂上，试图探究它们单独使用以及联合使用时，能否缓解铬对小麦的毒性，帮助小麦在 “铬污染战场” 中顽强生长。最终，研究成果发表在了《Scientific Reports》上。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先进行盆栽实验，精心挑选合适的土壤和种子，并对种子进行消毒处理。实验过程中，严格控制土壤中铬的浓度，设置不同的处理组。通过对小麦生长过程中的多项指标进行测定，如测量植株的发芽率、根长、茎长等生长参数；利用特定仪器分析叶片中的叶绿素含量；借助相关设备评估气体交换属性等，从而全面了解不同处理对小麦的影响。

研究结果

1. 生长参数显著提升：研究发现，添加 GA₃、农杆菌以及二者联用，在不同程度的铬胁迫下，均能显著提高小麦的发芽率。在无铬胁迫时，发芽率分别提升约 8%、17%、25%；在 300mg/kg 铬（300Cr）胁迫下，提升约 10%、22%、35%；在 600mg/kg 铬（600Cr）胁迫下，更是大幅提升约 22%、57%、81%。同时，幼苗长度、地上部分和根系的长度、鲜重和干重也都有明显增加。例如，在 600Cr 胁迫下，GA₃和农杆菌联用，使地上部分鲜重增加约 13%，干重增加约 90%，根系鲜重增加约 76%，干重增加约 88% ，根系长度增加约 39%，地上部分长度增加约 18%。这表明 GA₃和农杆菌能够有效促进小麦在铬胁迫下的生长。
2. 叶绿素含量增加：在叶绿素含量方面，GA₃、农杆菌以及二者联用处理后，叶绿素 a、叶绿素 b 以及总叶绿素含量都显著上升。在无铬胁迫时，总叶绿素含量分别增加约 5%、9%、14%；在 300Cr 胁迫下，增加约 10%、19%、27%；在 600Cr 胁迫下，更是分别增加约 40%、68%、84%。叶绿素是植物进行光合作用的关键物质，其含量的增加有助于提高小麦的光合作用效率，为植株生长提供更多能量。
3. 气体交换属性改善：气体交换属性方面，各项指标也得到了积极改善。在无铬胁迫时，光合速率分别提升约 3%、4%、6%；在 300Cr 胁迫下，提升约 6%、13%、19%；在 600Cr 胁迫下，提升约 5%、11%、18%。蒸腾速率和气孔导度也呈现类似的上升趋势。这意味着小麦在铬胁迫下，能够更好地进行气体交换，保障光合作用的顺利进行。
4. 抗氧化酶和脯氨酸变化：在抗氧化酶和脯氨酸方面，添加 GA₃、农杆菌以及二者联用后，脯氨酸含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均显著降低。在无铬胁迫时，脯氨酸含量分别降低约 6%、15%、16%；在 300Cr 胁迫下，降低约 6%、14%、22%；在 600Cr 胁迫下，降低约 6%、11%、17% 。这表明这些处理能够减轻小麦在铬胁迫下的氧化应激反应，保护植株细胞免受损伤。
5. 营养元素含量上升：在营养元素方面，地上部分的氮（N）、磷（P）、钾（K）含量显著增加。在无铬胁迫时，添加 GA₃、农杆菌以及二者联用，使地上部分氮含量分别增加约 9%、16%、26%；在 300Cr 胁迫下，增加约 10%、23%、33%；在 600Cr 胁迫下，增加约 13%、33%、52% 。磷和钾含量也有类似的增长趋势。充足的营养元素有助于增强小麦的生长势，提高其对铬胁迫的抵抗力。
6. 铬积累减少：在植株对铬的积累方面，GA₃、农杆菌以及二者联用处理后，叶片和根系中的铬含量明显降低。在无铬胁迫时，根系中铬含量分别降低约 27%、71%、86%；在 300Cr 胁迫下，降低约 12%、33%、61%；在 600Cr 胁迫下，降低约 7%、16%、31% 。减少铬在植株体内的积累，有助于降低铬对小麦的毒性，保障小麦的健康生长。

研究结论与意义

综合以上研究结果，GA₃和农杆菌的联合应用在缓解小麦铬毒性方面展现出巨大的潜力。它们能够显著提高小麦在铬污染环境中的生长指标，增加叶绿素含量，改善气体交换属性，调节抗氧化酶和脯氨酸水平，提高营养元素含量，并减少植株对铬的积累，从而使小麦生长得更加健康、茁壮。

这一研究成果对于农业生产具有重要意义。在铬污染日益严重的今天，为种植者提供了一种切实可行的方法，帮助他们在受铬污染的土地上种植出更高产量、更优质的小麦，保障粮食安全。不过，目前的研究还处于初步阶段，虽然在盆栽实验中取得了良好的效果，但要真正应用于实际农田，还需要进一步开展田间试验，深入探究在不同环境条件下的效果，确定最佳的使用剂量和应用方法。相信随着研究的不断深入，这一成果将为解决重金属污染土壤中的农业生产问题提供有力支持，为可持续农业发展贡献力量。