黃鐵礦和谷氨酸對砷酸鹽生菜毒性的調控研究

溫婧玉，唐鑫，翁靚嫻，穆莉，劉瀟威，趙玉杰，戴禮洪

（農業農村部環境保護科研監測所，農業農村部農產品質量安全環境因子控制重點實驗室，天津市農業環境與農產品安全重點實驗室，天津 300191）

環境中過量的砷（As）會損害植物生長，并可通過食物鏈威脅人類健康。好氧環境是農業生產中植物生長的常見環境，其中As主要以砷酸鹽形式存在，研究表明As對非抗性植物具有明顯的脅迫作用[1]。植物As中毒后會表現出葉片數量減少、萎黃、壞死，植物衰老和落葉等形態變化，As不僅可使植物養分吸收受限、葉綠素降解以及生物量和產量減少，還會導致活性氧（ROS）過度產生和碳水化合物、蛋白質、DNA的合成受損等[2]。植物可通過多種機制增強對As的抗性，如合成金屬結合蛋白，通過特定轉運蛋白或區隔化作用降低重金屬毒性，以及通過內部酶促及非酶促反應系統清除造成細胞損傷的ROS[3]。近期研究表明，通過添加外源物質可增強植物自身抗逆性并降低有毒物質的積累，如水楊酸[4]、腐植酸（HA或FA）[5]、脯氨酸[6]、硅[7]和磷[8]的外源供應均可以通過減少有毒物質的吸收及ROS產生、增加抗氧化酶活性及葉綠素濃度、加快生長等機制減輕As脅迫導致的植物毒害?；谇捌谘芯堪l現[5]，谷氨酸（Glu）作為植物面臨壓力環境時的信號分子，參與創傷反饋，對植物適應非生物脅迫（如鹽、冷、熱和干旱）作出反應，并轉導因局部刺激（非生物或生物脅迫）觸發的長距離信號。因此本研究通過添加谷氨酸，以期達到增強植物對As抗逆性的目的。

鐵的氧化還原過程顯著影響地下水和土壤環境中As的存在形態[9]，砷酸鹽As（Ⅴ）與硫化鐵礦物之間的相互作用通常會影響As在地球化學環境中的遷移和轉化，其中黃鐵礦（FeS2）是地球表面最常見的巖石形成礦物之一，其對As有較強的親和性。在自然界還原性的沉積物或土壤中，鐵硫化物[包括馬基諾礦（FeS）和黃鐵礦]對As固定起重要作用[10]。FeS-As（Ⅴ）共沉淀在酸性環境中對As（Ⅴ）的固持能力較大，且易與Fe位點結合[11]。黃鐵礦在As（Ⅴ）環境中被氧化，其表面形成Fe（Ⅲ）氧化物，同時氧化S（2-Ⅱ）并釋放Fe（Ⅱ）[12]。黃鐵礦釋放S（-Ⅱ）和Fe（Ⅱ）離子均會促使As沉淀，氧化形成的Fe（Ⅲ）和環境中的As（Ⅴ）在黃鐵礦表面反應形成無定形砷酸鐵，最終轉化為結晶性的臭蔥石[13]，增強了As在酸性條件下的穩定性。黃鐵礦表面的官能團和活性氧會通過形成等化學鍵，對As的存在狀態及吸附產生影響[14]。目前溶解性鐵離子與As的相互作用研究主要集中在鐵（氫）氧化物對As的吸附上，但近年來，許多研究表明黃鐵礦可以從水中去除包括As在內的各種有機和無機污染物[15]。黃鐵礦能影響As和有機物的環境行為，特別是溶解性有機物（DOM），其可通過金屬陽離子橋與As形成絡合物（As-Fe-DOM三元絡合物）[16]?；诖?，本研究以天然黃鐵礦為研究對象，考察其對As存在狀態及對植物As積累造成的影響，并在此基礎上，進一步考察其與谷氨酸組合處理對As植物毒性的調控作用。

本研究選取谷氨酸作為外源添加有機物，采用球磨天然黃鐵礦，研究兩者單獨及組合處理對As植物毒性的調控作用?？疾炝伺囵B液中黃鐵礦與As之間的相互作用關系及有機小分子添加對其造成的影響。通過比較各處理組植物可食部As積累、植物生長發育和生理生化變化、植物營養元素變化等，闡明黃鐵礦等自然要素及外源小分子對植物As脅迫的調控作用，以期為As生態環境風險評估及污染事故應急處理提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和處理方法

選擇意大利生菜（Lactuca sativavar.capitalata）作為研究對象。種子用75%酒精消毒3 min，超純水漂洗3次，超純水浸泡30 min。采用蛭石培育種子至4～5片真葉階段，然后將幼苗轉移到Hoagland溶液培養10 d，培養液配制及培養條件采用本課題組前期的研究方法[17]。每天光照（350 μmol·m-2·s-1）時間設置為14 h。最終選擇均勻的個體進行As（Ⅴ）暴露實驗，暴露時間分別為10、20、30、40、50 d。Hoagland溶液體積為100 mL，每10 d更換一次。

為研究黃鐵礦和谷氨酸對生菜As脅迫的影響，未暴露于As（Ⅴ）的植株作為空白對照組（CK），4個處理組分別為五價As（Ⅴ）、五價As+黃鐵礦（V-P）、五價As+谷氨酸鹽（V-G）、五價As+黃鐵礦+谷氨酸鹽（V-PG），每種處理分別設置3個重復。As（Ⅴ）標準溶液由上海安譜（O2Si）提供，添加濃度為10 mg·L-1，該濃度根據前期研究選取，在該濃度下生菜對外源物質較敏感[5，17]。為進一步比較不同處理對As脅迫的調控作用，首先考察黃鐵礦和谷氨酸（C5H9NO4，Sigma-Aldrich，CAS：56-86-0）對溶液和生菜中As形態的影響。為了避免對植物造成額外的負面影響，黃鐵礦顆粒添加量為2 mg（黃鐵礦與As的質量比為2∶1）[13]，谷氨酸鹽的濃度為10 mg·L-1[18]，超聲混合。使用的天然黃鐵礦（直徑0.153～0.483 cm）由Alfa Aesar（美國）提供，采用球磨的方式快速減小黃鐵礦粒徑、均一化顆粒尺寸[14]，用球磨機在300 r·min-1下球磨4 h（干磨法，3個研磨球，一個直徑5 mm，兩個直徑20 mm），球磨后顆粒的平均粒徑為13.58 μm（直徑3.84～39.02 μm）。

為考察不同生長期生菜生長情況，分別收取第10、20、30、40、50天的生菜葉片，用蒸餾水沖洗后測量生菜的葉質量和葉綠素水平。其中葉綠素水平采用便攜式葉綠素儀（SPAD-502，Minolta Camera，Osaka，日本）測定，葉綠素水平用SPAD（Soil and plant analyzer development）值表示。

1.2 黃鐵礦顆粒的表征

將添加黃鐵礦的培養液[含As（V）]用10 000 r·min-1離心10 min，去掉上清液保留沉淀物，用超純水清洗沉淀物并離心3次，最后將沉淀物冷凍干燥，獲得反應后的黃鐵礦顆粒。采用TESCAN MIRA4掃描電鏡-能量色散光譜（SEM-EDS）對黃鐵礦顆粒表面形貌和元素分布進行表征。X射線光電子能譜（XPS）采用X射線光電子能譜儀（美國ThermoFischer，ESCALAB 250Xi）測試，儀器配備Al ka射線（hv=1 486.6 eV），在真空（4×10-7Pa）和14.6 kV電壓下工作，獲得了Fe2p、S2p、O1s和As3d的窄掃描光譜（20次掃描），并以C1s=284.8 eV結合能為能量標準進行荷電校正。XPS的數據分析參考數據庫（NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database）。

1.3 As總量和營養元素的測定

收集生菜葉片并用超純水沖洗。稱取新鮮樣品0.5 g，營養元素及As測定的前處理采用王琦等[17]的方法。培養液經適當稀釋后直接上機測定。采用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS，Agilent7700）分析砷（As）、鈣（Ca）、銅（Cu）、鐵（Fe）、鉀（K）、鎂（Mg）、錳（Mn）、鉬（Mo）、鈉（Na）和鋅（Zn）的濃度。每個分析批次包含至少一個試劑空白和兩個參考材料，如GBW（E）100348和GBW10049（GSB-27）。

1.4 As形態的測定

分別收取各處理組的生菜葉片，每份稱取0.5 g，將樣品加液氮研磨后加入10 mL提取劑（2 mmol·L-1磷酸氫二銨和0.2 mmol·L-1乙二胺四乙酸二鈉），250 r·min-1振蕩20 min，10 000 r·min-1離心5 min，上清液經0.45 μm水系濾膜過濾后上機測定。使用與電感耦合等離子體質譜聯用的高效液相色譜法（HPLCICP-MS，Agilent Technologies 7700 Series，美國）對葉中的As無機形態進行分析，具體方法及質量控制參考王琦等[17]的方法，用無機As濃度表示As對植物的毒害程度。

1.5 生菜營養指標和抗氧化系統活性的測定

按照維生素C（建成科技）、纖維素（Solarbio）、蛋白質濃度（格銳思生物）試劑盒的步驟測定第50天時生菜葉片的品質指標。植物丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性采用南京建成科技公司提供的試劑盒測定。用MDA值判斷植物細胞受自由基迫害的程度，用SOD值表示植物清除氧自由基的能力。

1.6 數據處理

所有生菜實驗均設置3個平行，結果以平均值和標準差的形式表示。使用IBM SPSS Statistics 24通過單因素方差分析進行數據處理。統計顯著性用P值評估，P＜0.05被認為具有差異顯著性。

2 結果與討論

2.1 黃鐵礦及谷氨酸對培養液中As存在狀態的影響

研究表明，溶解性有機物有降低植物As吸收的作用[5-6]。黃鐵礦通過吸附或共沉淀作用去除As[19]，有機物與As在環境中存在競爭吸附和絡合沉淀的相互作用[20]，從而可以減少生菜從培養液中吸收As。從圖1a至圖1c的黃鐵礦顆粒表面As元素的質量分數可知，在添加As的生菜培養液中，V-PG礦物表面的As比重高于V-P和原始黃鐵礦。與V-P相比，V-PG的As分布主要集中在顆粒表面，可能是谷氨酸使As更穩定地結合在了黃鐵礦表面。前期研究表明，植物根際產生的小分子酸釋放到溶液中會使溶液呈弱酸性（pH＜6.0），該條件會促進As結合到礦物表面，因為在酸性條件下，亞砷酸鹽[As（Ⅲ）]和砷酸鹽[As（Ⅴ）]對黃鐵礦表面都有很強的親和力[21]。在有氧環境中，As（Ⅴ）結合在黃鐵礦表面可形成砷酸鐵和黃鉀鐵礬氧化層[22]。圖1d和圖1e的XPS數據顯示，V-P和VPG的固體中出現了As2S5和表明溶液中的As可以與黃鐵礦結合，并與黃鐵礦中的硫形成基團[23]。與已有研究中的Fe發揮主要作用不同，Fe在本研究收集的固體中XPS的峰值較低（0.01%），而S起到了重要作用，近年有研究建議可以將S肥用于降低農產品中的As毒性[24]。此外，As的遷移率與有機物的分子量有關，分子量越小，有機物與As之間的競爭吸附能力越小，從而使得更多的As保留在礦物表面。谷氨酸的低分子量（147 Da）維護了As在礦物表面的穩定性，這種低As遷移率可能是由于抑制了礦物的氧化溶解，或通過表面絡合增強了Fe（Ⅲ）（氫氧）氧化物沉淀對As的吸附[18]，如圖1d中V-PG較明顯的的特征峰。從黃鐵礦顆粒的表征推斷，在弱酸性的生菜培養液中，As吸附或結合在黃鐵礦表面，谷氨酸的添加使得這種吸附或結合更加穩定，更多的As（Ⅴ）保留在體外環境中，從而減少了As從植物根部進入體內的機會。

圖1 黃鐵礦表面As的質量分數SEM-EDS圖譜和As 3d、S 2p和O 1s的XPS圖譜Figure 1 The specific gravity of arsenic on the surface of pyrite from SEM-EDS and the As 3d，S 2p and O 1s XPS spectra of original pyrite and V-P，V-PG after 40 days

2.2 生菜葉片中As的累積變化規律

無機As對植物的毒性較有機As更強[25]，因此本研究主要研究了植物可食部的無機As含量。如圖2所示，第10天時，V-P、V-G、V-PG之間無機As濃度[As（Ⅲ）+As（Ⅴ）]差異較小，且均大于V；第20天時，外源添加物使無機As濃度低于V，而且黃鐵礦+谷氨酸鹽更有利于降低生菜葉片中的無機As含量，即無機As含量為V-PG＜V-G＜V-P；隨著植物生長，第30天和第40天葉片中積累的無機As含量低于第20天的含量。在第30天時，V-G和V-PG的無機As含量差異較小，且低于V和V-P。在第40天時，V-G和VPG的無機As含量均低于V和V-P，V-G和V-PG之間含量差異較小，V和V-P之間差異也較小。在20～40 d，生菜葉片中的As以As（Ⅲ）為主，通過比較發現V-PG比V-G的無機As濃度平均降低4.0%，比V-P平均降低35.9%。

如圖2所示的As總量[As（T）]，在植物轉移到染毒培養液的第10天，相比其他添加外源物的處理組，V中植物對As吸收較少，與上述無機As的結果一致。隨著植物的生長，從20～40 d，V-PG中的As含量低于V-P或V-G，說明黃鐵礦和谷氨酸同時存在有利于降低植物體內的As含量，即V-PG＜V-G＜V-P。20～40 d間，V-PG比V-G的As（T）含量降低21.8%，比V-P降低16.9%。

含鐵礦物、有機物和As之間在水環境中通過氧化還原、絡合沉淀[20]和競爭吸附[26]作用減少As進入植物體內，若植物根部形成鐵膜還會阻礙進入植物組織內部的As向上轉運[27]。如圖3所示，總As濃度在V的培養液中第10天到第30天平均剩余6.7 mg·L-1，添加黃鐵礦和谷氨酸后，培養液中總As濃度增加85.67%（V-PG），說明含鐵礦物和有機物對植物吸收As具有阻礙作用，這與在水稻和白骨壤中的研究現象一致[27]。該現象在固相表征中也得到證實，即培養液中黃鐵礦顆粒表面As的質量分數增加。同時，進入植物根部的As（Ⅴ）也能通過自身代謝途徑外排到植物體外[28]。有研究表明番茄和水稻根不僅可直接排出As（Ⅴ），還可以迅速將植物體中的As（Ⅴ）還原為As（Ⅲ）進行外排[29]。第30天培養液中的總As濃度在所有處理中相對較高，此時植物體內As（T）含量最低。黃鐵礦和谷氨酸組合處理通過吸附等作用固定As以減少As向植物體內遷移，從而有效降低葉片中As（T）及無機As積累，并通過轉化As形態而增強As的流動性，進而增強植物對As的抗脅迫能力。

2.3 生菜生長發育及抗氧化指標的變化

由圖2中As（T）和無機As含量變化以及圖4a的葉質量判斷得出，快速生長期為30～40 d。通過對不同處理組第30天和第40天的抗氧化指標進行比較，闡明黃鐵礦和谷氨酸抗氧化系統的調控作用。各處理組第30天SOD的值高于第40天（圖4b），葉片葉綠素含量在30～40 d持續上升（圖3c），第30天的MDA含量小于第40天（圖3d），以上說明30～40 d時植物清除氧自由基的能力最強，對As毒性的抗性最大。

圖2 生菜葉片中的As含量Figure 2 Arsenic concentration in lettuce leaves

圖3 培養液中總As濃度Figure 3 Total As concentration in Hoagland solution

植物暴露于無機As中會導致體內產生過多的ROS[30]，抗氧化酶的合成有利于過量ROS的清除。SOD是用于清除植物體中ROS的重要抗氧化酶，其活性高低與酚類物質代謝和植物抗性密切相關，可以反映特定環境下植物的適應能力，其活性越高，植物對逆境的忍受能力越強。如圖4b所示，第30天時，V-P、V-G和V-PG的SOD值均大于V，且V-PG大于V-G和V-P，說明添加黃鐵礦和谷氨酸均有利于清除植物體內因環境脅迫產生的自由基，使植物的抗性增強，且黃鐵礦和谷氨酸組合處理時植物對As脅迫表現出更強的抗性。有研究表明外源添加氨基酸可以通過增強抗氧化酶的活性來抵抗環境中的重金屬毒害[31]。第40天的SOD值在不同處理之間的差異較小，說明隨著生長，植物對砷酸鹽的脅迫具有了一定的適應性，體內氧化還原反應比前期減緩。植物細胞中的Fe-SOD主要存在于葉綠體中，如圖4c所示，20～30 d時的葉綠素含量保持上升，40～50 d時開始下降。添加黃鐵礦和谷氨酸有利于維持葉片中的葉綠素含量，并且抑制由As（Ⅴ）引起的葉綠素降解，表現為在10～50 d時，V-P、V-G和V-PG的葉綠素含量均高于V，相比V提高了17.1%～25.5%。有研究表明外源氨基酸的添加可緩解茄子幼苗中由As脅迫引起的葉綠素含量下降[6]。As脅迫會下調葉片中的谷氨酸[5]，并造成植物的谷氨酸激酶活性顯著降低[32]，外源谷氨酸緩解了由As（Ⅴ）脅迫引起的氧化應激，提高了植物對砷酸鹽的抗逆性。由此推斷，黃鐵礦和谷氨酸是通過增加SOD的合成限制ROS在體內的積累，并維持葉片中的葉綠素含量，從而在As（Ⅴ）脅迫時對葉綠體起到保護作用。

圖4 葉片濕質量、超氧化物歧化酶活性、葉綠素和丙二醛含量Figure 4 Leaves wet weight，SOD，chlorophyll content and MDA

脂質過氧化是As脅迫對植物代謝造成較強損傷的表現[33]。MDA是膜脂質過氧化的最終分解產物，MDA在體外影響線粒體呼吸鏈復合物及線粒體內關鍵酶，加劇膜損傷，其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。As（Ⅴ）脅迫下，隨時間的延長，生菜的生長速率減緩，由圖4d可知30～40 d時MDA含量增加，呈損害程度加深的趨勢，但添加黃鐵礦（V-P、V-PG）呈現MDA含量降低的趨勢，說明黃鐵礦可緩解膜脂質過氧化作用，在As（Ⅴ）脅迫時保護植物細胞膜，使得葉片的濕質量相比V增加了20.8%～30.8%（圖4a，20～50 d的平均值）。第30天時，MDA含量為V-PG＜V-G＜V；第40天時，V-PG＜V-P＜V；V-P、V-PG在第30天時的SOD活性均大于V組。在V-P中第40天的MDA含量比第30天低；V-PG的MDA含量在第30天和第40天間差距較小且保持較低值，與CK的MDA含量最接近。在As脅迫下，植物體內產生的谷氨酸優先用于代謝途徑，增加植物螯合素的合成[32]。植物螯合素的產生對于抵抗As毒害具有重要意義，然而其可能會導致谷胱甘肽含量的消耗，從而導致氧化應激反應[34]。從MDA的結果來看，外源谷氨酸減弱了生菜的氧化應激反應。綜上可知，添加谷氨酸的生菜在As（Ⅴ）誘導時可分泌更多的SOD，黃鐵礦可減少脂質過氧化反應，兩者組合添加可以更有效地增強植物對As積累的耐受性。

2.4 生菜中營養元素的變化

黃鐵礦和谷氨酸通過增加營養元素吸收來提高生菜對As（Ⅴ）的耐受性。由于第10天處于初期暴露階段，各組的葉質量較小（圖4a），組內誤差較大；第50天各組葉片萎黃，葉綠素值較低（圖4c），生菜處于生長的穩定期，營養指標處于衰退階段。因此，本研究選取生長至第20天、第30天和第40天的生菜進行礦物營養元素分析。如圖5所示，相對于CK的元素含量分析結果，在培養20 d后，暴露于As（Ⅴ）使得葉片中的Ca、Fe、Mg、Mn、Na含量顯著升高，Zn和Mo含量降低；Ca2+和Mg2+起到降低膜通透性的作用[35]，植物能通過調節膜通透性抵抗As毒性。在對水稻的研究中也有類似的結果[36]。V-PG顯著增加了葉片中K、Na和Fe的含量。由圖6可知，在第20天時，Fe含量在V-PG中顯著提高（160.6%），比V-G高78.8%，比V-P高57.1%。Fe可構成細胞色素，是過氧化物酶、過氧化氫酶的激活劑[35]，說明V-PG在第20天時的抗氧化活性提高。在As（Ⅴ）脅迫的基礎上，添加黃鐵礦和谷氨酸（V-P和V-G）對生長20 d的礦物營養元素影響相對減弱，生菜自身對毒性的應激反應減弱，可能是黃鐵礦和谷氨酸使As（Ⅴ）毒性相對減弱，與抗氧化指標的結果一致。隨著植株對環境適應性增強，V與CK之間的差異性相對減小。培養30 d后，相對CK，添加As（Ⅴ）使得葉片中的Ca、Fe含量顯著升高。V-P的Ca、Fe含量升高但不顯著，可能是黃鐵礦使植株適應環境的速度變快，V-PG在第20天即出現了營養元素含量的顯著差異，在同時期的5組中表現出最高的Fe含量（圖6）。第40天，各組與CK的營養元素含量差異不顯著。黃鐵礦和谷氨酸通過增加葉片中營養元素含量來緩解As（Ⅴ）毒性，加快植物對As的適應，單獨谷氨酸對營養元素的吸收影響不顯著。

圖5 葉片中的營養元素相對含量變化（相對CK）Figure 5 Changes in relative contents of nutrient elements in leaves（compared with CK）

圖6 葉片中的Fe含量Figure 6 The Fe content in leaves

如圖5所示，相比V的植株，生長20 d后，V-P和V-PG提高了V中的Zn和Mo含量，ORTAS等[37]的研究也表明黃鐵礦可以作為植物的Zn肥添加。V-G和V-PG相比V還增加了Cu的含量。第20天，V-PG提高了葉片中Zn、Mo、Cu和K的含量。第30天，V-PG的Cu含量高于V，V-P的Mo含量高于V。第40天，V-PG的Ca、Na含量高于V，V-P的Na、Mo、Mn含量比V提高，V-G的Fe含量大于V。在As（Ⅴ）脅迫時，谷氨酸對營養元素的吸收影響較小，黃鐵礦在20～40 d期間提高了Zn、Mo、Na、Mn的含量，黃鐵礦和谷氨酸組合在20～40 d增加了葉片中Zn、Mo、Cu、K、Ca和Na的含量。黃鐵礦在提高小麥必需微量營養素（Fe、Cu、Zn和Mn）方面也起到了促進作用[38]。Fe、Cu和Mo等元素是許多酶的組成成分，Mn、Cu可以調節植物礦質營養平衡，參與植物的光合作用，對改善品質、提高產量及抗逆性有重要作用[39]。本研究表明，添加黃鐵礦在提高膜滲透、吸收更多養分供生長需求方面，比谷氨酸發揮了更多的促進作用，并通過促進元素吸收，增強了對As（Ⅴ）脅迫的抗逆性。

從CK和V對比得出的元素含量結果可知，受影響的元素中Mg、Mn、Cu和Fe均與葉綠體組成以及色素合成有關。在植物細胞中，微量營養元素金屬陽離子的主要匯是葉綠體和線粒體（葉綠體中存在50%的Cu和80%的Fe[35]）。隨植物生長，添加黃鐵礦和谷氨酸組葉綠素水平高于V（圖4c）。綜上可以推斷，對于生菜生長，黃鐵礦起到促進營養元素吸收的主要作用，而谷氨酸的影響不顯著；相比單獨添加黃鐵礦，黃鐵礦和谷氨酸組合可使生菜更快吸收營養元素，從而加快植物對As（Ⅴ）環境的適應，增加植物葉片生物量，抑制由As（Ⅴ）引起的葉綠素降解。

2.5 黃鐵礦與谷氨酸對生菜品質的影響

由圖7a可知，生菜的VC含量在V與V-PG中顯著提升，V-P、V-G與CK的差異較??；V-PG的VC含量與V-G和V-P相比，分別增加42.5%和69.3%。由圖7b可知，V-P的纖維素含量最低，而V-PG的纖維素含量與V-G、CK、V-P相 比 分 別 提 高21.2%、168.3%、374.6%。谷氨酸和黃鐵礦組合處理比單獨谷氨酸處理使植物纖維素的合成明顯增強。如圖7c所示，植物體中蛋白質含量之間關系為V＞CK，V-PG＞V-P＞V-G。V-PG的蛋白質含量與V-G及V-P相比分別提高了71.4%和21.4%。黃鐵礦和谷氨酸的添加有利于纖維素的合成，As（Ⅴ）刺激了葉片中蛋白質的合成，添加黃鐵礦有利于改善谷氨酸單獨處理組蛋白質含量較低的現象。此外，MDA可以與蛋白質、核苷反應，松馳纖維素分子間的橋鍵，或抑制蛋白質的合成[40]。因此As過量會降低纖維素含量并改變植物組織結構，特別是對多年生的植物有顯著影響[41]。組合處理能降低植物對MDA的積累，從而減少其對纖維素和蛋白質合成的損傷。在植物生長的30～40 d，V-PG的MDA含量與V-G和V-P相比分別降低35.2%和36.6%。在暴露于As（Ⅴ）的50 d后，黃鐵礦和谷氨酸維持葉片中的VC含量，刺激纖維素和蛋白質的合成與積累，黃鐵礦和谷氨酸組合有利于改善二者單獨添加時生菜的品質，對提高生菜VC和纖維素水平有重要意義。

圖7 第50天時的生菜葉片品質Figure 7 Quality of lettuce leaves at day 50

3 結論

（2）黃鐵礦和谷氨酸處理可以促進生菜對營養元素的吸收，尤其對Mg、Mn、Cu和Fe元素的吸收作用明顯增強；提高生菜對As（Ⅴ）的適應性，并有效增加了生菜葉片的生物量，緩解了As（Ⅴ）引起的生菜中葉綠素的降解。

（3）與單獨谷氨酸或黃鐵礦處理相比，二者組合處理提高了生菜維生素C、纖維素和蛋白質含量，使植物的營養品質得到明顯改善。