近日，山西农业大学特用作物遗传与代谢工程研究中心（山西省）、特用作物与生物技术团队应用多基因叠加及代谢工程技术成功创制了富含虾青素（Astaxanthin，ATX）的普通烟草新种质。这为应用烟草生物反应器可持续生产高值天然虾青素(超强抗氧化剂)，以及“特”“优”农业和功能农业发展提供了新种质。近日，此项成果研究论文在国际期刊《前沿研究杂志》（Journal of Advanced Research）发表。

以这种虾青素营养强化型烟草（T-ATX）为试材，团队系统评估了T-ATX种质的抗逆性机制，特别是抵御重金属铅（Pb）胁迫以及阻控Pb污染的机制，获得一系列新发现。

研究显示，与对照烟草株系（不能合成和积累ATX）相比，T-ATX烟草在铅胁迫下展现出更强的生长优势，包括株高、根长、叶面积与生物量显著增加，同时维持更优的光合效率与叶绿素含量，幼苗抗氧化酶活性及非酶类抗氧化物水平显著提高，并能有效保持细胞亚结构完整性。

尤为重要的是，T-ATX烟草在根、茎、叶等部位的铅含量显著低于对照烟草株系，同时降低了铅在植物体内从根部向地上部的转运效率。多组学联合分析进一步揭示，T-ATX烟草植株多个与抗氧化防御、解毒通路、类胡萝卜素代谢、铅离子转运及植物激素信号传导相关的关键基因和代谢物均显著上调。

该研究明确了在高等植物体内从头合成和富集的虾青素在缓解宿主铅毒性和促进植物健康生长的多层次协同作用机制，内源ATX不仅显著提高宿主的抗氧化性，而且还赋予宿主抵御Pb胁迫的新机制。

据此， 论文提出了通过ATX生物强化作物实现绿色防控重金属污染的可行策略，为农业可持续发展和健康安全农产品供给提供了理论和技术支撑。

论文第一作者为山西农业大学农学院已毕业硕士研究生杜仲阳，通讯作者为农学院教授薛金爱、李润植和中国科学院烟台海岸带研究所博士崔红利。该研究获国家重点研发计划项目、山西省重点科技项目、国家自然科学基金、山西农业大学与中国农科院青岛烟草所合作课题等项目资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.07.038