综述：腐殖质提升非生物胁迫抗逆性的研究现状与展望

《Plant Physiology and Biochemistry》：Humic substances for abiotic stress resilience: current knowledge and perspectives

　　

腐殖质（Humic substances, HS）包含腐殖酸、黄腐酸及类腐殖质材料，是目前应用最广泛的提升植物非生物胁迫抗逆性的生物刺激素之一。然而其功效受来源、化学组成、施用剂量及实验条件影响，表现出高度变异性。本综述系统梳理了不同非生物胁迫下HS施用于植物的相关研究进展。HS的化学表征指标——包括芳香度、官能团分布及分子尺寸——均会影响其生物活性，但目前尚未建立直接的预测性构效关系。跨胁迫类型的共识研究表明，HS可调控质膜功能、离子转运及氧化还原平衡，但其效应的大小与方向取决于产品化学组成、施用剂量及胁迫条件。本综述聚焦2021至2025年间探讨HS作用机制的研究，发现现有文献普遍存在HS表征缺失、剂量未归一化及生物学效应关联分析不足的问题，且缺乏利用高通量多组学技术深入解析HS作用机制的研究。未来研究应优先建立HS表征的明确标准与统一的剂量推荐规范，重点将HS的化学性质与其在根-土界面的行为、所针对的胁迫阶段及各尺度的植物响应进行关联解析。

1. 1.
   引言
   气候变化已成为本世纪生态系统面临的核心挑战。作为固着生物和食物主要来源的植物，正遭受干旱、极端温度、盐渍化及重金属等多种非生物胁迫，导致生长受限与产量下降。植物需频繁调整防御机制并重构代谢网络以应对环境压力。虽然合成化肥与农药曾显著提升作物产量，但过度施用已造成土壤与地下水污染，威胁生态环境与人类健康。因此农业亟需向可持续模式转型，探索提升生产力的绿色途径。
   大量研究表明，生物刺激素可作为植物诱抗剂，增强植物防御能力与各类环境胁迫抗性。HS作为天然有机质组分，正逐步被整合到农业生产实践中。不同来源的HS组分（如粪肥、堆肥、蚯蚓粪等提取物）已被证实能促进水稻、小麦、番茄、黄瓜、大豆及拟南芥等植物的生长发育，改善养分吸收并增强抗氧化防御系统。近年研究进一步揭示，在适境与胁迫条件下，HS均可通过调控激素与活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）信号通路及次生代谢合成途径，提升植物养分利用效率与非生物胁迫耐受性。
   尽管证据积极，由于HS化学组成的异质性及其与金属离子、矿物质的相互作用机制尚未完全阐明，其功效预测仍具挑战性。HS活性取决于组分特征（如E4/E6吸光度比、芳香度指数、分子量分布）、官能团构成及提取方法。此外，HS施用效率还高度依赖应用场景（如施用途径、剂量、时长、基质）、植物基因型与发育阶段及胁迫方案（类型、强度、持续时间）。这导致不同研究结果在功效与机制上存在异质性，难以形成普适性结论。现有综述多仅以叙述性方式描述HS的总体效应，极少针对特定胁迫类型评估结果，亦未将HS化学特性作为特定生物学过程的本征驱动因子进行整合分析，且缺乏基于碳归一化剂量与表征的标准化框架以解决田间与实验室结果的变异。因此当前建议仍处于初步阶段，HS制剂开发与剂量标准化缺乏可靠指导。只有将多维度证据与胁迫阶段相关联，才能深入理解HS如何调控植物胁迫响应。
   本综述首先系统总结了可通过常规实验测定的HS化学属性，阐释了一组精简的描述指标如何与植物界面及作用模式相关联；其次，按胁迫类型分别阐述了HS对主要非生物胁迫（盐渍化、干旱、养分失衡、重金属毒害等）的响应特征；最后讨论了知识缺口与未来研究方向，旨在评估近期证据、识别关键空白并提出优先研究领域。
2. 2.
   腐殖质：定义与表征
   2.1 定义、组分与来源多样性
   土壤与水体的HS源于动植物及微生物残体的分解转化。依据水溶性差异可分为三类：腐殖酸（Humic Acid, HA）在碱性条件下溶解、酸性条件下沉淀；黄腐酸（Fulvic Acid, FA）在全pH范围内均可溶；胡敏素（Humin）则不溶于水。该分级方法虽便于提取加工，但并不代表其是原位合成的高聚物。实际上，HS是由木质素衍生酚类、脂质、肽、糖类等小分子通过氢键、疏水作用、π-π堆积等非共价作用自组装形成的超分子聚集体。羧基、醇羟基、酚羟基及醌基等官能团赋予HS抗氧化特性及产生活性氧的能力。HS的分子结构随来源与提取方法而异：例如褐煤（Leonardite）或氧化褐煤来源的HS芳香度高、缩合度强，具有显著的缓冲作用与金属络合能力；而堆肥或蚯蚓粪来源的组分则脂肪族特征更显著。碱性提取法因能较好地保留基本组成特征，仍是目前公认的标准提取技术。

2.2 HS化学表征及其与生物功能的关联

HS效应呈现“情境依赖性”的核心原因在于化学特征的报告不完整。HS化学表征涵盖元素组成、光谱学指数、官能团分析及分子尺寸分布等多个维度。由于HS是组成随来源、提取方法及加工条件变化的异质性超分子聚集体，单一描述指标不足以全面定义其组分，综合表征是实现跨研究可比性的前提。

紫外-可见光谱（UV-Vis）指数（如E4/E6吸光度比，即465 nm与665 nm处吸光度比值）因快速经济而被广泛使用，较低值通常指示更大的表观发色团与更强的芳香缩合度，但需注意该指数常与HS分子量无直接相关性。对于溶解性组分，254 nm处特异性紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance at 254 nm, SUVA₂₅₄）与核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）测得的芳香碳含量相关，但若单独使用则对HS分子结构的解析能力有限。

荧光光谱可提供HS反应活性的详细信息，例如通过电子给体官能团（羧基、酚羟基）研究HS与金属离子的相互作用。HS与阳离子形成络合物时，其荧光通常会因腐殖质荧光团的电子云扰动而猝灭，据此可估算可用结合位点浓度与条件稳定常数，量化HS的结合容量。荧光光学指数如腐殖化指数（Humification Index, HIX）、生物源指数（Biological Index, BIX）及荧光指数（Fluorescence Index, FI）有助于区分高度腐殖化的芳香有机质与新生或微生物源输入物。尽管农艺研究中报道较少，这些指数可用于解释HS施用后观察到的生物活性与微生物组互作差异。通常芳香度高、疏水性强的HA更易与生物膜发生相互作用并激活生长素类信号，表现为H⁺-ATP酶激活、硝酸盐吸收增加及根系构型重塑。此外，HS还可调控脱落酸（Abscisic Acid, ABA）生物合成与信号转导，影响质膜水通道蛋白基因表达，进而改变根系水力传导率。红外光谱则可追踪HS与Cu²⁺、Pb²⁺或Ca²⁺等阳离子的络合过程，并解析其含有的羧基、苯基、醇羟基等官能团，这些基团与木质素、脂肪酸、蛋白质及多糖衍生物密切相关。

NMR光谱是解析HS组成的关键技术。例如，通过固态¹³C交叉极化魔角旋转（Cross-Polarization Magic-Angle Spinning, CPMAS）可对酚类与芳香部分、羧基、端基异构区及脂肪族基团进行半定量分析。磷谱（³¹P NMR）通过磷基试剂衍生化样品，可定量测定羟基、酚羟基及酸性官能团含量，这些基团支撑着HS的缓冲能力、阳离子交换与金属螯合等关键生物活性。基于红外与NMR技术的定量构效关系（Quantitative Structure-Activity Relationships, QSAR）模型已成功将HS化学组成与生物活性相关联。例如，木质素衍生的芳香组分与邻烷基化合物可促进玉米侧根发生并增强根际介质酸化能力，而碳水化合物组分则产生抑制作用。亲水性与疏水性残基分别对玉米侧根发育呈正负调控作用。近期高分辨电喷雾超高效液相色谱-质谱（ESI-UPLC-MS）研究进一步表明，不同商业来源HA的分子组成差异可导致玉米叶片代谢响应的显著不同，例如可溶性碳水化合物积累、硝酸还原酶与蔗糖合成酶活性、游离氨基酸与苯丙氨酸解氨酶活性的变化，以及磷脂组成与茉莉酸积累的差异。这些代谢层面的差异与QSAR证据一致，但常规光谱表征参数与植物代谢结果的直接关联仍有待在同一研究中验证。

HS因含有半醌-醌类基团而具有天然电子供体与受体特性。电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance, EPR）光谱可测定自由基含量及与未成对电子相互作用的原子核数量，揭示自由基化学结构、疏水特性及其与金属离子的相互作用。HS中的自由基可直接与ROS反应并参与氧化还原反应，调控抗坏血酸-谷胱甘肽（Ascorbate-Glutathione, AsA-GSH）循环及抗氧化酶（超氧化物歧化酶Superoxide Dismutase, SOD；过氧化氢酶Catalase, CAT；抗坏血酸过氧化物酶Ascorbate Peroxide, APX）活性，尤其在热、紫外线辐射及干旱等氧化胁迫严重的条件下发挥关键作用。因此，简单的氧化还原活性指标（如EPR信号强度或NMR测定的醌碳含量）可提供机制性见解，但在农艺HS研究中极少被报告。

高效体积排阻色谱（High-Performance Size-Exclusion Chromatography, HPSEC）与凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC）分析显示，HA具有从数十到数百kDa的宽分子量（Molecular Weight, MW）分布，而FA分子量则小得多。聚集体尺寸直接影响施用方式的选择：低分子量黄腐酸及类腐殖质组分更易穿透种子与叶片组织；中高分子量腐殖酸聚集体则在土壤或营养液中更有效，主要作用于根系及离子转运过程。这与报道一致，即FA富集组分可穿过生物膜发挥胞内作用，而HA富集组分倾向于聚集并与膜外受体互作，调控根系构型与离子稳态。然而仅有少数植物研究报告了所用HS的尺寸分布，限制了定量比较。关于HS植物生物活性的主要决定因素是分子量分布还是内在化学组成，学界尚存争议。部分研究认为低分子量组分活性更高，而另一些研究则证明芳香度与羧基组成比分子量更具预测性。这种矛盾可能源于三个混杂因素：不同来源（褐煤、蚯蚓粪、森林土壤）的HS即使分子量相同，化学组成也存在本质差异；超滤与体积排阻法实际分离的是流体力学体积而非真实共价分子量，且HS作为非共价键稳定的超分子聚集体，分离得到的组分可能是化学组成可变且动态变化的聚集体；此外，HS制备物的碳含量、灰分负载及活性官能团比例差异巨大，若仅以质量而非碳当量报告剂量，会导致不同研究间剂量效应不可比。当前共识认为分子量分布与化学组成并非独立变量，仅当来源与提取方法恒定时，分子量分布才可作为组成的指示指标。当采用互补光谱技术充分表征HS时，组成指数（SUVA₂₅₄、NMR测得的芳香碳百分比）比分子量更能预测特定生物活性。解决此争议需要结合碳归一化剂量、受控分级与生物测定验证的研究设计。

为提升研究可比性，本综述基于五个核心参数类别提出了最低表征与报告标准：（1）总有机碳含量：以干样重量百分比（%C w/w）表示，用于计算碳当量剂量（溶液施用为mg-C L^?1，土壤施用为mg-C kg^?1），以实现跨研究的剂量比较；（2）光谱学指数：至少报告E₄/E₆比与SUVA₂₅₄，条件允许时补充荧光三维激发-发射矩阵（Excitation-Emission Matrix, EEM）分析的HIX与BIX指数，共同解析腐殖化程度、芳香含量与生物活性；（3）分子尺寸分布：报告HPSEC或GPC图谱，包括重均分子量（Weight-Average Molecular Weight）与多分散指数（Polydispersity Index, PDI）；若无色谱设备，需报告有效过滤截留值（如0.45 μm或名义3.5 kDa膜）并明确说明其局限性；（4）官能团组成：至少报告一项结构组成指标，优选¹³C NMR测得的芳香碳百分比或傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）确认的羧基与醌基存在；（5）施用时的溶液条件：报告pH、电导率（Electrical Conductivity, EC）与温度，因其调控HS超分子组装、氧化还原状态及金属形态。详细结构数据可借助多维NMR、热化学解吸-气相色谱-质谱或高分辨质谱（飞行时间、傅里叶变换轨道阱、傅里叶变换离子回旋共振）获得。总体而言，现有文献支持HS特定化学属性与植物响应之间存在经实验验证的关联，但尚未建立普适性的预测性构效框架。

2.3 施用途径与HS功效

HS的功效高度依赖于施用途径。土壤或营养液施用中，HA与FA均被证明可改善根系生长、离子与水分运输，这对盐渍或干旱条件下的作用尤为关键。这些效应与HS介导的根系信号激活及水通道蛋白调控相一致，共同促进水力传导率与养分吸收提升。例如，在低磷条件下，HA可提高玉米的磷获取效率（Phosphorus Acquisition Efficiency, PAE），并增强根系磷酸酶与植酸酶活性。同样，在盐胁迫下，施用腐殖酸钾（无论是否联合水杨酸）均能增加菜豆生物量、色素含量与抗氧化能力，体现了HS直接接触根际时的快速根系水平信号响应。

叶面喷施则首选FA或经过滤的低分子量HA，其在高温或强光照胁迫期间可快速激活抗氧化与激素响应。小分子组分能更有效地穿透叶角质层，而使用≤0.45–0.20 μm膜过滤可防止叶片残留物堆积与喷头堵塞。区分根系与叶面途径的比较研究显示，沉积性HA叶面施用会触发与根系施用不同的快速氧化还原与激素响应。根系施用的HA激活质膜H⁺-ATP酶，增加ABA相关的离子转运与生长；而叶面HA主要诱导基于茉莉酸的响应（茉莉酸JA与茉莉酸-异亮氨酸偶联物JA-Ile），涉及瞬时氧化还原变化与细微的叶片解剖结构调整，但仍能促进地上部生长。短期内叶面HA不改变叶片矿质元素浓度，表明其作用主要通过信号传导与诱抗实现，而非直接供应养分。

生菜盐胁迫下的互补证据表明，施用途径与植物响应密切相关。无论根施或叶施，HS均能通过增加地上部生物量与相对生长速率、改善CO₂同化与光系统II（Photosystem II, PSII）效率、降低电解质渗漏、脂质过氧化与ROS水平，并调节脯氨酸积累来缓解NaCl胁迫。叶面处理对地上部生长、叶面积与光化学效率略有优势，且减少了Na⁺向叶片的转运；而根施则更有效地稳定了K⁺分配。近期在干旱（50%田间持水量Field Capacity, FC）下的生菜生长箱研究进一步证实了施用途径的影响。褐煤源HS重复施用（根施0.40–0.60 mL L^?1或叶施7.50–10.00 mL L^?1）均缓解了胁迫，叶面喷施对光合性能与膜保护略有优势，根施则更明显地促进了根系生长性状，但不同途径间的差异相对于整体胁迫缓解效果而言较小。在低氮条件下，根施与叶施HS均能提高生菜生长与氮素利用效率（Nitrogen Use Efficiency, NUE），表现为光合作用增强、叶片硝酸盐与有机氮含量增加、关键氮同化酶（硝酸还原酶Nitrate Reductase, NR；谷氨酰胺合成酶Glutamine Synthetase, GS；谷氨酸脱氢酶Glutamate Dehydrogenase, GDH）上调及氨基酸与蛋白质水平升高，且两种途径均提升了整体NUE。另有研究表明，HA的土壤与叶面联合施用对缓解墨西哥莱檬盐胁迫的潜力最大，显著提高了叶片叶绿素与养分含量，降低了脯氨酸水平。

种子引发或浸种使用FA或稀释HA，对于冷害或短暂水分亏缺等早期胁迫特别有效，通过在胁迫前建立氧化还原与渗透调节能力来支持幼苗建成。例如，HA种子引发改善了盐胁迫下水稻的萌发与早期活力，为低剂量、胁迫前HS干预提供了实用模型。同样，FA通过种子引发与叶面喷施均改善了豌豆的生长、产量与营养品质。叶面喷施主要在增强营养生长势、叶片色素与种子碳水化合物含量方面有效；而种子引发对生殖性状、抗氧化酶、酚类物质及大量元素（N, P, K）的提升作用更强。从实践角度看，种子引发更利于最终产量与种子营养品质的提升，而叶面喷施则更利于早期营养生长。

1. 3.
   HS诱导的植物多面相响应机制
   HS通过根际及植物代谢与信号系统的互联网络促进植物发育。虽然多数机制最初在适宜生长条件下报道，但它们构成了理解植物胁迫适应的生理基础。HS对植物生理的影响呈时间序列：质膜的早期响应先于系统性信号变化，进而导致更广泛的代谢与转录调整。理解这些机制有助于阐明HS如何贡献于植物对干旱、盐渍、温度极端值、金属毒害及过量辐射的耐受性。
   HS促生的很大一部分源于根-土界面。由于含有羧酸盐与酚羟基，HS能够螯合Fe、Zn、Mn、Cu等微量营养素，从而提高其在根际（尤其是碱性或石灰性土壤）的溶解度与迁移性。HS还通过促进团聚体形成与孔隙连续性来改善土壤结构，进而增强土壤通气性、持水能力并支持根系生长与伸长。这些物理化学变化影响了土壤微生物活性，因为HS可作为碳源、能源及氧化还原活性物质。这激活了矿化过程，并可能导致微生物群落组成改变，通常有利于养分循环并抑制土传病原菌。据报道，HS还能增强有益植物-微生物互作，如丛枝菌根真菌与固氮细菌的共生，从而改善磷与氮的获取。
   在植物水平，HS施用后最早的可检测响应发生在质膜。HS作为超分子聚集体，在根际与细胞壁的酸性条件下部分解离，释放出能够穿越生物屏障的低分子量（Low Molecular Weight, LMW）组分。这些LMW组分，特别是富含芳香族与疏水域的组分，直接与质膜相互作用并激活H⁺-ATP酶，导致质外体酸化与膜超极化。由此产生的电化学梯度增强了H⁺同向转运硝酸盐（NO₃^?）及其他养分的驱动力，并调控电压敏感性离子通道的门控，包括介导K⁺内流的AKT1与介导K⁺外流的GORK。同时，LMW HS与质膜水通道蛋白（特别是PIP型）相互作用，增加根系水力传导率，该效应由ABA信号触发，是HS促进地上部生长的关键。上述膜水平事件是更广泛信号响应的起点。H⁺-ATP酶激活与膜电位变化引起胞质Ca²⁺瞬时升高，从而激活下游激酶与丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase, MAPK）级联。这些响应类似于诱抗刺激，即短暂且可逆的信号线索，在不造成永久性氧化损伤的前提下提高植物对后续胁迫的响应能力。与此同时，HS修饰内源激素的生物合成、运输与信号感知。尽管曾有生长素与细胞分裂素类活性报道，但当前证据表明HS并不直接充当激素类似物，而是调节激素的生物合成、运输与信号转导。在根系水平，HS影响生长素信号与运输基因的表达，促进侧根形成与根毛伸长；在全株水平，则影响脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）、水杨酸（Salicylic Acid, SA）与乙烯（Ethylene, ET）之间的互作，调控气孔行为、系统性防御诱抗及根冠生长分配。此阶段植物的氮代谢也受到影响，表现为硝酸盐与铵转运蛋白及谷氨酰胺合成酶-谷氨酰胺草酰乙酸转氨酶（Glutamine Synthetase-Glutamine Oxoglutarate Aminotransferase, GS–GOGAT）循环关键酶的上调，即使在氮供应受限条件下也能增加氨基酸积累。在HS施用后的后期阶段，这些信号变化转化为更广泛的代谢调整。HS增加了脯氨酸、可溶性糖与多胺等兼容溶质浓度，有助于水分亏缺与离子胁迫下的渗透调节。同时，抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环被激活，SOD、CAT、APX与过氧化物酶活性增强，降低了细胞丙二醛（Malondialdehyde, MDA）与H₂O₂水平。除酶诱导外，HS中的醌与酚类组分还可非酶促清除超氧阴离子与羟基自由基，从而降低了对酶抗氧化系统的需求，并可能保留还原当量用于其他细胞功能，但该资源重分配现象尚未在植物系统中直接量化。
2. 4.
   HS缓解植物非生物胁迫的研究现状
   第3节所述的机制已在多种非生物胁迫中得到验证，以下按胁迫类型总结具体证据。离子转运、激素调整、抗氧化酶激活及渗透调节物质积累等过程相互关联，共同构成HS存在下的植物胁迫协同响应。

4.1 干旱胁迫

植物演化出多种应对干旱的策略，包括在胁迫危及生存前加速生命周期、通过渗透调节、ROS清除与胁迫相关基因激活维持低含水量下的生长，以及通过快速关闭气孔减少水分散失。其中气孔关闭被认为是增强抗旱性的最有效策略之一，由ABA、ROS与Ca²⁺信号介导。ROS的双重角色（信号传导与毒性）已通过ABA与一氧化氮（Nitric Oxide, NO）信号通路被证实影响根系构型。过量ROS对植物有毒并常导致氧化损伤，因此维持最佳的基础ROS水平对正常生长发育至关重要。植物拥有多种ROS清除抗氧化防御系统来控制ROS水平。HS已被证明能增强干旱胁迫下不同植物中SOD、APX、CAT、过氧化物酶（Peroxidase, POD）与谷胱甘肽还原酶（Glutathione Reductase, GR）的活性。这些变化通常伴随着H₂O₂与MDA积累的减少，表明HS强化了内源性ROS清除能力。同样，非酶抗氧化剂的调节（包括类黄酮、抗坏血酸、谷胱甘肽、酚类物质）以及脯氨酸、甘氨酸甜菜碱、可溶性糖等兼容溶质的积累，也被报道在抵消干旱胁迫影响中发挥主要作用。例如茶树研究中，FA施用后SOD、CAT与POD在转录水平无显著差异，但多组学分析鉴定出抗坏血酸代谢、谷胱甘肽代谢与类黄酮生物合成途径中多个差异表达基因与代谢产物，暗示FA主要通过诱导非酶抗氧化剂生物合成来增强植物的ROS清除能力。类似的整合转录组与代谢组分析也揭示了苯丙烷生物合成与谷胱甘肽代谢途径的显著富集。HS施用后酶促与非酶能力的增强，通常伴随着H₂O₂与MDA含量的降低。

这些抗氧化酶的变化不仅参与清除自由基，还有助于保护光合机构，因为类囊体膜与PSII组分在干旱下尤其易受氧化损伤。与此一致，外源HS施用通过改善多种植物的光合色素与气体交换来缓解干旱的负面影响。例如，干旱条件下玉米叶面喷施1.5 mg L^?1FA提高了CO₂同化率、蒸腾速率与水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE）。同样，HA使干旱下玉米与高粱的光合同化率分别提高29.2%与15%，这归因于叶绿素含量、气孔导度、相对含水量以及总可溶性糖与脯氨酸积累的改善。另一项玉米干旱胁迫研究表明，HA施用提高了PSII潜在效率（表现为更高的Fv/Fm、电子传递速率Electron Transport Rate, ETR与光化学淬灭Photochemical Quenching, qP，以及更低的非光化学淬灭Non-Photochemical Quenching, NPQ），并增加了Rubisco与ATP合成酶的活性。该研究的RNA测序进一步显示，编码PSII复合体外周蛋白的psbQ与psbP基因、PetE基因、ATP合成酶γ链（γ-ATPase）基因以及卡尔文循环中的磷酸甘油酸激酶（Phosphoglycerate Kinase, PGK）、果糖二磷酸醛缩酶（Fructose-Bisphosphate Aldolase, ALDO）、果糖-1,6-二磷酸酶（Fructose 1,6-Bisphosphatase, FBP）与磷酸核酮糖激酶（Phosphoribulokinase, PRK）基因均上调。同时，HA增加了生长素（Indole-3-Acetic Acid, IAA）浓度并降低了ABA浓度，伴随生长素响应基因GH3显著上调，以及蛋白磷酸酶2C（Protein Phosphatase 2C, PP2C）、蔗糖非发酵相关激酶（Sucrose Non-Fermenting related kinase, SnPK2）与ABA响应元件结合因子（ABA-Responsive Element Binding Factor, ABF）基因的下调，表明该研究中报道的激素变化与光合改善属于同一协调响应的一部分。生长素响应蛋白IAA（AUX/IAA）基因的上调提示HA可能有助于维持植物光合效率、延缓衰老并促进干旱胁迫下的早期生长。

2021至2025年发表的研究在更广泛的作物中证实了上述抗氧化与光合响应，同时也揭示了不同作物在酶促与非酶机制相对贡献上的特异性。例如，干旱胁迫下燕麦施用FA虽改善了AsA-GSH循环、APX、GR与脱氢抗坏血酸还原酶（Dehydroascorbate Reductase, DHAR）活性，并提高了AsA/DHA与还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比值，但未影响光合色素或PSII效率。燕麦中光合改善的缺失与其他物种形成对比，可能反映了研究间干旱严重程度的差异——燕麦维持在45% FC的中度胁迫水平，此时光合能力可能尚未成为主要限制因子，而其他研究施加了更严重的缺水（FC < 30-40%）。同样，在玉米和高粱中，HA提升了CAT、POD、PPO与APX活性，且高粱表现出更高的酶促抗氧化能力，表明HS对抗氧化系统的影响具有作物特异性。在番茄中，FA通过增强光合作用、渗透调节物质积累与抗氧化能力改善了抗旱性。

并非所有研究都在干旱胁迫下报告了积极结果。有研究发现，在完全停止灌溉的番茄中，单独施用HA仅提供有限的保护，而黄腐酸钾与氨基酸类生物刺激素的防护效果更强。这一结果与HS生物活性的剂量与来源依赖性一致，并强调中度干旱研究中报告的益处不一定适用于严重或长期的水分亏缺条件。

4.2 盐胁迫

盐胁迫在时间维度上分为两个重叠的阶段，对应不同的生理过程。初始阶段为渗透期，暴露于盐胁迫后立即发生，外部水势降低导致气孔关闭，从而减少蒸腾失水与气体交换，细胞膨压下降抑制了细胞扩张与生长。CO₂同化减弱干扰碳代谢，导致植物生长提前受阻。长期暴露则进入离子期，Na⁺与Cl^?首先在根表皮、外皮层与内皮层被吸收，随后通过蒸腾流运输。细胞内过量的Na⁺破坏K⁺内流，导致质膜去极化。去极化激活外向整流K⁺选择性通道GORK，引起胞质K⁺外流。细胞K⁺含量降低破坏细胞渗透平衡并损害蛋白质稳定性。叶绿体K⁺平衡紊乱影响类囊体膜活性与光合效率，并损害电子传递链，导致ROS过量产生。植物耐盐性是一个多基因性状，涉及遗传、发育、生理因素的互作及植物与环境的相互作用。在机制层面，根系中过量的Na⁺通过质膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（由盐耐受位点SOS1基因编码）排出胞质。维管系统中，高亲和性K⁺转运蛋白（High-Affinity K⁺Transporters, HKT1）从木质部汁液中回收Na⁺并将其释放到木质部薄壁细胞，从而限制转运至地上光合组织的Na⁺量。Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（NHX）被鉴定为负责将Na⁺隔离入液泡的主要蛋白，防止胞质离子毒害。此外，由AKT1与HAK蛋白等高亲和性K⁺转运蛋白介导的K⁺吸收，维持了关键的胞质K⁺/Na⁺比值，这对酶活性、渗透平衡与膜电位至关重要。同时，盐胁迫植物会激活抗氧化防御机制，以避免离子与渗透胁迫对光合系统及其他亚细胞结构造成氧化损伤。

HS被报道可在盐胁迫下平衡离子稳态。黄瓜中，5-10 dS m^?1NaCl胁迫下HA增加了K⁺与Ca²⁺含量，降低了Na⁺与Cl^?水平。同样，盐胁迫植物经100 mg L^?1HA种子引发后，地上部Na含量显著降低而根部Na含量增加；相反，K⁺水平在地上部降低而在根部增加。研究还表明，无论在非盐或盐条件下，地上部与根系的K⁺/Na⁺比值均得到改善。小麦中，10 mM K与HA的联合施用降低了100 mg L^?1NaCl处理植株的Na含量，增加了K、Fe与Zn含量。这些离子水平的变化与特定膜转运蛋白的调控一致。研究显示，盐诱导的HKT1过表达转基因拟南芥根生长抑制在HA施用后得到恢复，且Na⁺向根伸长区的分配增加，促进了木质部与薄壁细胞对Na⁺的重吸收。值得注意的是，这些研究中使用的HS制备物在来源与化学组成上差异很大，且在大多数情况下未报告其碳含量与光谱特征，这限制了结果的直接比较。

过量Na⁺积累导致的离子失衡（特别是上述K⁺稳态的破坏）与电子传递受损和膜去极化密切相关，从而增加ROS产生。HS已被证明能在盐胁迫下提高抗氧化酶活性，减轻氧化应激，有助于维持膜完整性与光合效率。例如，水稻施用HA后，盐胁迫诱导的MDA升高得到