摘要
针对土壤微塑料PE与重金属Cd单一或复合污染条件下叶面喷施褪黑素能否提升作物抗性的问题，本研究以夏玉米为指示作物开展盆栽试验，从土壤养分状况、作物生长和生理代谢等方面入手，通过分析PE-MPS（聚乙烯微塑料，6.5～13 μm）和Cd（重金属镉，25 mg/kg）单一和复合污染条件下夏玉米的生长效应，揭示叶面喷施褪黑素提升夏玉米抗性的机理。主要研究结果如下: （1）未喷施褪黑素条件下，PE单一污染处理（PE）或PE/Cd复合污染处理（PC）与未污染处理（CK）相比土壤养分含量无显著变化。喷施褪黑素Cd单一污染处理（CDM）土壤速效钾含量比喷施褪黑素未污染处理（CKM）增加了 33.08％、喷施褪黑素PE/Cd复合污染处理（PCM）土壤碱解氮比CKM处理降低了 30.19％。喷施褪黑素PE单一污染处理（PEM）土壤全氮和碱解氮比PE处理分别增加66.24％和62.64％。 （2）PE/Cd单一及复合污染显著抑制夏玉米的生长发育，叶面喷施褪黑素可以显著提高夏玉米植株的抗逆性，缓解了 PE/Cd单一及复合污染对夏玉米生长的抑制作用。所有叶面喷施褪黑素处理比未喷施处理夏玉米植株总干重增加了 5.23％～8.98％、氧自由基含量降低了 4.50％～9.81％，而仅PCM处理根系丙二醛含量降低了 27.27％。 （3）所有叶面喷施褪黑素处理比未喷施处理夏玉米叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素分别增加了 6.12％～44.74％、0％～38.12％、7.46％～52.74％;SOD总活力、过氧化物酶活性、CAT含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量分别上升了 12.21％～16.62％、25.00％～48.38％、13.09％～30.46％、20.19％～38.50％、12.45％～21.60％。 （4）叶面喷施褪黑素可以降低夏玉米根部、地上部中的镉含量和对镉的富集能力，CDM处理夏玉米地上部Cd浓度比CD处理降低了 59.73％,夏玉米根部Cd浓度降低了 44.59％,Cd富集系数降低了 50.15％;PCM处理夏玉米地上部Cd浓度、根部Cd浓度、Cd富集系数比PC处理分别降低了 51.58％、41.47％、45.16％。 （5）在PE/Cd单一及复合污染条件下，叶面喷施褪黑素主要影响了夏玉米叶内谷酰胺、鸟嘌呤、肌苷和次黄嘌呤等相关抗性代谢产物，进而调节了夏玉米叶内嘌呤代谢、ABC转运蛋白、嘧啶代谢、色氨酸代谢、苯丙烷生物合成等相关抗性代谢通路的表达，从而提高了夏玉米对土壤微塑料PE和重金属镉Cd污染胁迫的抗性。
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