镧（稀土元素）与脱落酸协同调控小麦气孔动态及碳氮同化的代谢组学机制与产量性状研究

本研究揭示了稀土元素镧（La）与脱落酸（ABA）在小麦中的剂量互作效应：低浓度La（60 μM）与ABA（10 μM）协同增强气孔调控、碳氮同化及抗氧化防御（AsA-GSH通路），而高浓度La（80 μM）引发氧化应激。通过GC-MS代谢组学发现脂类/次级代谢物参与胁迫响应，为稀土元素农业应用与生态风险评估提供理论依据（SDGs 9&15）。

　　

Highlight

镧（La）作为关键稀土元素（REEs），在农业中表现出典型的hormesis效应——60 μM（La60）促进小麦生长，而80 μM则引发毒性。研究发现脱落酸（ABA）像"智能调节器"：与La60联手时，能显著提升气孔开闭灵活性（stomatal dynamics），激活抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）防御系统；面对La毒性时，ABA又化身"急救员"，通过增强氮同化关键酶活性（如NR、GS）和代谢重编程（脂类/生物碱积累）来减轻损伤。

Discussion

稀土元素的"双面性"在此凸显：La60+ABA组合像"植物生长加速器"，同步提升光合碳固定（P_n↑）、硝酸还原酶（NR↑）活性和籽粒产量；而高浓度La则像"代谢炸弹"，引发钙（Ca²⁺）信号紊乱和ROS爆发。代谢组学（GC-MS）指纹图谱揭示，小麦通过积累脯氨酸（Pro）和花青素等"分子盾牌"来应对La胁迫，这为稀土的农业安全应用划定了浓度红线。

Environmental Implication

这项研究为稀土农业投下"生态警示灯"：虽然La60能提升作物产量，但矿区土壤中超标50倍的La含量（6905 mg/kg）可能通过食物链威胁生态系统。我们建议将土壤La浓度控制在50 mg/kg（HC5阈值）以下，就像给稀土应用装上"安全阀"。

Conclusion

La与ABA的共舞揭示了作物抗逆新机制：最佳配比（La60+ABA10）可激活"代谢交响乐"（碳氮协同↑+抗氧化↑），而毒性剂量则触发"防御警报"（次级代谢↑）。这为应对未来粮食安全挑战提供了"稀土-激素"协同调控的新剧本。