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作者首先使用氟苯尼考处理样本，随着抗生素浓度增加，小麦幼苗的长度、DW和FW均下降，表明氟苯尼考对小麦生长有显著抑制作用（图1A）。检测活性氧相关物质含量时，发现MDA 含量随浓度呈上升趋势，SOD、POD 和 CAT 活性也表现出同样趋势（图1B-E）。

这些结果表明，氟苯尼考可诱导小麦幼苗产生氧化胁迫，并不可避免地导致植物细胞功能失调。

图1 氟苯尼考胁迫下小麦幼苗形态及抗氧化反应

由于ROS 会损伤叶绿体细胞器，导致叶绿素含量下降，作者随后检测了小麦幼苗的光和参数。随着抗生素浓度的增加，光合色素含量（叶绿素 a、叶绿素 b 和类胡萝卜素）逐渐减少（图 2A），叶绿素前体（Proto IX、Mg-proto IX 和 Pchlide）的也有同样的变化（图 2B），这解释了小麦叶片逐渐变白的表型。

此外，小麦幼苗的光合速率和呼吸速率随着浓度的增加而降低（图2C和2D），小麦叶片颜色由蓝色（健康）变为绿色，甚至变为红褐色（严重受损），叶尖严重受损（图 2E）。作为评价 PSII 光合效率的最有效参数之一，Y(II) 值随着氟苯尼考浓度的增加而降低（图2F），表明在高氟苯尼考浓度下，PSII受到光能捕获效率降低的影响。而Y(NPQ) 代表调节能量耗散的量子产率，该值越高，植物耗散多余光能和减缓 ROS 生成以进行自我保护的能力越强，表明氟苯尼考可能会干扰植物耗散多余光能的能力，促进 ROS 的产生（图2G），ETR表示PSII在实际PAR下的电子传递效率，ETR值也随着氟苯尼考浓度的增加而降低（图2H）。

作者随后通过透射电子显微镜分析了氟苯尼考处理后叶片细胞的超微结构变化。在对照组中，细胞壁清晰，叶绿体呈纺锤形，叶绿体双层膜完整整齐，叶绿体密度适中且规则，质体极少。核膜和核仁清晰完整（图3A和B）。氟苯尼考暴露后，叶绿体肿胀变形，膜表面模糊不清，颗粒排列不规则，类叶绿体片层结构受损，质球体的数量明显增加，且排列紧密（图3C和D）。

这些结果表明电子传递过程可能受到抑制，导致 ROS 的积累，并进一步造成细胞结构损伤。

图2 氟苯尼考对光合作用的影响

图3 氟苯尼考对叶绿体超微结构的影响

为了进一步了解小麦幼苗对氟苯尼考的反应机制，作者进行了蛋白组检测，共鉴定出976个蛋白，其中上调蛋白362个，下调蛋白134个。GO分析表明，小麦幼苗的代谢谱（羧酸代谢过程、氧酸代谢过程等）、蛋白质的重折叠和翻译等均有变化，下调的差异蛋白主要集中在光合作用以及前体代谢物和能量的产生，这与先前光合作用参数的变化一致，类囊体膜、光合膜、类囊体和叶绿体相关蛋白也下调，表明小麦叶片的光合作用受到严重破坏（图4A）。

KEGG结果显示，DEPs 富集于五大类通路（新陈代谢、遗传信息处理、环境信息处理、细胞过程和生物体系统），包括25条重要通路，其中，碳代谢最为突出，其次是光合生物的碳固定、代谢途径氨基酸的生物合成、光合作用和 TCA 循环（图B-C）。在前人拟南芥的相关研究中也有类似的结果，九条差异最大的通路被分为两个簇，红色模块以氨基酸的生物合成为中心，与碳代谢、光合生物的碳固定、代谢途径、氨基酸的生物合成、TCA 循环、核糖体以及果糖和甘露糖代谢有关，被显著上调，蓝色模块是光合作用，被显著下调（图4D）。PPI网络结果如图5所示，该网络涉及光合生物的核糖体、光合作用、氧化磷酸化、蛋白酶体、蛋白质折叠、TCA 循环、嘧啶代谢和碳固定。

图4 蛋白组分析

图5 PPI网络分析

作者接下来进行了代谢组分析，共鉴定出119种代谢物，主要包括碳水化合物、脂肪酸、有机酸、醇类、氨基酸和其他化合物。多元统计分析结果表明，抗生素处理后小麦幼苗的代谢物有显著变化（图 6A-B），其中对分类贡献最显著的分别为天冬酰胺、麦芽糖、乳糖、糖类、丝氨酸和丙氨酸（图6C-D），KEGG分析中富集了20条通路（图6E），包括TCA 循环、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等，综合蛋白质组学和代谢组学的分析结果，TCA 循环是显著上调的常见途径（图 6F），而在蛋白质组学中，对下调途径光合作用的影响也很明显（图 6G），在 TCA 循环途径中，许多酶活性均上调（图 6F）。在光合系统中，PSI、PSII、细胞色素 b6/f 复合物、F 型 ATPase 和光合电子传递相关蛋白显著下调，从而破坏了植物的光合作用（图 6G）。

图6 不同代谢物的变化

在这篇研究中，作者通过研究发现氟苯尼考胁迫对小麦幼苗的生长、氧化防御酶、光合系统活性和超微结构均有负面影响。蛋白质组分析表明，氟苯尼考破坏了小麦幼苗的光合途径，改善了蛋白质合成和能量代谢以应对胁迫。代谢组分析表明，氟苯尼考胁迫会刺激多种代谢途径。综上所述，作者阐明了小麦幼苗对氟苯尼考胁迫的响应，其中，TCA循环是显著上调的常见途径，而光合作用途径则显著下调。