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为解决土壤铅（Pb）污染影响植物生长及人类健康的问题，研究人员开展了 γ- 氨基丁酸（GABA）和赤霉素（GA）对番茄植株在 Pb 污染土壤中影响的研究。结果表明，GA + GABA 处理能显著提升番茄生长指标及叶绿素含量。该研究为缓解作物 Pb 胁迫提供新策略。
在当今环境问题中，土壤重金属污染对人类健康和植物生长构成严重威胁。铅（Pb）作为一种常见的土壤污染物，会干扰植物的生理和分子过程，抑制其生长。番茄作为全球重要的农作物，富含多种营养成分，在人们的饮食中占据重要地位 。然而，铅毒性会损害番茄植株的生长、根系形成和生物量，导致果实产量和品质下降。为了探寻有效缓解番茄铅胁迫的方法，来自多个研究机构的研究人员开展了相关研究，其中包括巴基斯坦巴哈丁?扎卡里亚大学分子生物学和生物技术研究所、意大利帕多瓦大学等。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为解决铅污染土壤中番茄种植问题提供了重要依据。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：实验设置不同处理组，用分析纯盐配置 GA 和 GABA 溶液，通过叶面喷施处理植株；在土壤中添加
PbSO4来模拟铅毒性；利用多种方法分别测定植物的各项生长指标、生理指标和铅含量，如用 Arnon 法测叶绿素含量，用原子吸收分光光度计测铅含量等，并运用统计分析软件进行数据分析。
研究结果
- 生长指标变化：在无毒性和铅毒性条件下，GA、GABA 和 GA + GABA 处理均使番茄植株的叶片数量、根系数量和叶面积显著增加。同时，植株的鲜重、干重、茎长和根长也明显提升，其中 GA + GABA 处理的提升效果最为显著，如在铅毒性条件下，GA + GABA 处理使番茄植株鲜重增加 88.98%，根长增加 115.43% 。
- 色素含量改变：添加 GA、GABA 和 GA + GABA 处理后，无论是无毒性还是铅毒性环境下，番茄植株的叶绿素 a、叶绿素 b 和总叶绿素含量均显著上升。在铅胁迫毒性下，GA + GABA 处理使叶绿素 a 增加 161.72%，总叶绿素含量增加 112.45%。此外，类胡萝卜素和花青素含量增加，番茄红素含量减少12。
- 物质含量变动：处理后，植株的总蛋白、总可溶性糖和总氨基酸含量显著增加，黄酮类化合物含量下降。在铅毒性条件下，GA + GABA 处理使总蛋白增加 27.63%，总可溶性糖增加 21.57% 。
- 抗氧化酶活性及相关物质含量变化：GA、GABA 和 GA + GABA 处理导致丙二醛（MDA）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和过氧化氢（H2O2）含量显著降低，过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性也下降。在铅毒性下，这种下降趋势依然存在，表明处理能减轻植株的氧化损伤3。
- 铅吸收量减少：在无毒性和铅毒性条件下，GA、GABA 和 GA + GABA 处理均使番茄植株地上部分和根系对铅的吸收减少。在铅毒性下，GA + GABA 处理使地上部分铅吸收减少 46.93%，根系铅吸收减少 45.64%。
- 聚类分析结果：通过凸包聚类图和皮尔逊相关性分析发现，不同处理组间存在明显差异，且各指标间存在不同程度的相关性。例如，植物鲜重与多个生长和生理指标呈强正相关，而番茄红素与多种抗氧化酶相关指标呈负相关。
研究结论与讨论
研究表明，GA + GABA 处理能够显著改善番茄植株在铅胁迫下的生长状况，其中对茎长的提升最为明显，是增强番茄在铅胁迫下生长的最具代表性的属性。GA 可通过调节细胞壁特性促进细胞扩张，激活抗氧化酶保护叶绿体；GABA 能刺激有机酸酸生成，螯合铅离子，增强抗氧化能力，调节离子稳态 。二者结合能积极相互作用，提高抗氧化剂水平，有效减轻铅胁迫对番茄的有害影响，减少氧化应激，改善生长属性。然而，该研究目前仅在实验室条件下进行，未来还需在不同农业气候条件下，针对更多农作物开展田间研究，以进一步验证 GA + GABA 在实际农业生产中缓解铅胁迫的有效性，为精准农业提供更可靠的解决方案，助力可持续农业发展。
