农业生物技术学报

作者：杨小容, 温绍福, 韩增, 张才龙, 张梅, 侯秀丽

单位：昆明学院 农学与生命科学学院/高原湖泊生态与环境健康云南省高校协同创新中心,昆明 650214

关键词：狗牙根,根系分泌物,非靶向代谢组学,土壤铅胁迫,代谢通路,

基金：国家自然科学基金(42167009); 云南省高校联合基金(2018FH001-004); 云南省教育厅云南高原湖泊-北美五大湖国际联合科技创新团队

植物根系分泌物是植物响应环境胁迫的关键化学信号与调控因子,其组分变化直接影响根际重金属的生物有效性和植物适应性。本研究通过液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS)非靶向代谢组学技术系统解析不同浓度(500, 1 000 mg/kg)土壤铅(Pb)胁迫下狗牙根(Cynodon dactylon)根系分泌的代谢物变化,揭示其对土壤Pb的耐性机制。结果表明,500 mg/kg Pb处理组中狗牙根的根长、株高和叶生物量均显著高于1 000 mg/kg Pb处理组(P<0.05)。土壤Pb胁迫使狗牙根叶和根中氮磷和叶绿素含量减少,抑制了植株对土壤中氮磷的吸收及光合作用。不同浓度土壤Pb胁迫改变了狗牙根根系分泌的代谢物组分,共鉴定出1 028种差异代谢物(VIP>1, P<0.05),根系分泌物DL-苹果酸(DL-malic acid)和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)的相对含量在500 mg/kg土壤Pb处理组增加,但在1 000 mg/kg土壤Pb处理组减少。本研究通过分析狗牙根在土壤重金属Pb胁迫下的代谢响应,筛选出2条与GABA相关的关键代谢通路：GABA能突触(GABAergic synapse)途径和丁酸代谢(butanoate metabolism)途径。这些在金属胁迫下显著富集的代谢通路,有助于缓解Pb诱导的氧化损伤并改善由此引起的能量代谢失衡,且DL-苹果酸具有螯合重金属能力,可降低Pb的生物有效性。因此,狗牙根根系分泌物中有机酸(DL-苹果酸, 富马酸)和GABA共同介导形成“螯合-转运-抗氧化”的协同解毒网络来缓解土壤重金属Pb对植株的胁迫。本研究为植物根际代谢调控的土壤重金属Pb修复技术提供了理论依据。

来源：2026年第4期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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