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锑（Sb）是一种致癌元素,可通过食物链危害人体健康。淹水有利于土壤中Sb的溶解释放,因此Sb污染耕地种植水稻会加剧Sb对人体的健康风险。过量Sb对植物具有毒害作用,但现有研究大多针对毒性更高的Sb（III）展开,对于环境中更为常见的Sb（V）的研究则较少,相关的机理研究基本处于空白,特别是对Sb诱导产生氧化胁迫、抑制必需元素吸收、抑制光合作用等毒害作用的机制以及上述现象之间的内在联系尚不清楚。本研究利用水培试验,以水稻（扬稻6号）为研究对象,系统研究Sb（III）和Sb（V）胁迫对水稻必需元素吸收/转运、抗氧化系统及自由基产生与积累、光合气体交换过程、光电子传递过程、碳代谢过程的影响以及上述变化之间的关系,结合代谢组学揭示不同形态Sb胁迫下光合作用相关产物的生成及其糖基的归趋差异。获得的主要结果如下:氧化胁迫与元素吸收。5-20 mg·L-1 Sb（Ⅲ）胁迫显著降低水稻生物量,且20mg·L-1 Sb（Ⅲ）胁迫显著降低了地上部K、Cu含量,而相同浓度的Sb（V）胁迫却显著增加了地上部K、Cu、Zn含量,Sb（Ⅲ）引起了更多的必需元素损失,可能是其毒性更高的原因之一。值得注意的是,水稻地上部和根系的Ca含量在5-20mg·L-1Sb（Ⅲ）和Sb（V）胁迫下均提高,且与其它元素浓度显著相关,表明Sb胁迫下存在Ca调控的毒害/响应机制。5-20 mg·L-1的Sb胁迫均导致了水稻地上部或根系的丙二醛（MDA）含量显著增加,同时诱导水稻地上部或地下部的O2ˉ·和H2O2含量增加,但Sb（III）比Sb（V）导致了更严重的氧化胁迫,这可能与Sb（Ⅲ）干扰了O2ˉ·向H2O2的歧化过程有关:根系O2·ˉ与H2O2含量的比例在Sb（Ⅲ）胁迫下随处理浓度增加该比例从4.01增至23.69,却在Sb（V）胁迫下随浓度增加该比例从21.83降至8.40,这种差异可能与Sb（Ⅲ）引起的更多必需元素损失有关。水稻抗氧化系统中的GSH-Px酶活性在大部分Sb处理下显著增加,意味着该酶在Sb胁迫下的H2O2清除过程中起到了主要作用。光合气体交换参数与色素含量。Sb（Ⅲ）处理显著降低了叶片含水量、气孔导度（Gs）、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和水分利用效率（WUE）,显著增加了水分亏缺（Vpd）,Sb（V）处理均未显著影响上述指标,说明Sb（Ⅲ）抑制了水分从水稻根系向地上部的转运,这可能是Sb（Ⅲ）引起水稻更多必需元素损失的原因之一（尤其地上部）,此时光合色素含量并不是Sb干扰光合作用的主要因素。光合电子传递过程。叶绿素荧光参数表明,Sb（Ⅲ）处理显著降低了PSII反应中心（RCs）密度（RC/CSo）,干扰了光电子从QA向QB的转移,导致QA-积累,显著增加了光电子传递过程中的能量耗散（DIo/RC增加）并引起了铁氧化还蛋白-NADP+还原酶（FNR）的活性降低,部分归因于Sb（Ⅲ）引起了更多的必需元素损失,进而造成光反应相关的蛋白复合体所需的Fe、Cu、Mn等元素缺乏导致其功能行使受到影响,阻碍PSII光电子传递,生成O2ˉ·,为Sb（Ⅲ）导致的更高程度氧化胁迫提供支持。同时,Sb（Ⅲ）和Sb（V）均会造成PS I不同程度的氧化,并增加其供体端或受体端的能量耗散。叶绿体微观结构变化。Sb（Ⅲ）和Sb（V）处理下淀粉粒颗粒变得狭长,Sb（Ⅲ）处理下变化更明显。Sb（Ⅲ）处理下出现了质体小球（PG）,基粒类囊体垛叠程度增加,细胞壁厚度增加,尤其在10 mg·L-1 Sb（Ⅲ）处理下变化更为明显。可溶性糖和淀粉含量以及Calvin循环关酶活性。Sb（Ⅲ）处理及5 mg?L-1Sb（V）处理显著增加了水稻叶片中可溶性糖和淀粉含量。与此同时,10 mg?L-1Sb（Ⅲ）处理显著提高Rubisco酶活性,5 mg?L-1 Sb（Ⅲ）处理显著提高TPI酶活性,Sb（Ⅲ）可以通过提高Calvin循环关酶活性促进CO2固定,这部分解释了碳水化合物在Sb（Ⅲ）处理下有更多积累。蔗糖与淀粉合成、分解酶活性。Sb（III）和Sb（V）处理均显著提高了细胞壁不溶性酸性转化酶（B-AI）活性,5mg L-1 Sb（V）处理还显著增加了可溶性酸性转化酶（S-AI）活性,表明Sb处理显著促进了液泡中蔗糖的分解,同时促进了蔗糖从源向库的转运。同时,Sb（III）处理显著增加了淀粉合成关键酶腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）活性。上述变化表明,Sb胁迫（尤其是Sb（III））促进碳水化合物积累,这可能是植物抵御Sb胁迫的机制之一。代谢组学分析。基于UHPLC-MS/MS技术,在处理浓度分别为5 mg?L-1、10 mg?L-1的Sb（III）和Sb（V）处理下的水稻叶片中共鉴定到645种差异代谢物,其中153种在14个KEGG二级功能通路中得到功能注释,其中占比前三类为:氨基酸代谢的物质48种（41.38%）;参与生物合成和次生代谢的物质36种（占比31.03%）;参与脂类代谢的物质24种（占比20.69%）。Sb（Ⅲ）胁迫主要影响了水稻叶片如下代谢通路发生变化:半乳糖代谢途径、植物激素信号转导途径、谷胱甘肽代谢途径、光合生物的固碳作用、鞘脂代谢途径、苯丙氨酸代谢途径、苯丙烷生物合成途径及多种氨基酸合成和代谢途径（甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、精氨酸和脯氨酸）等。Sb（V）胁迫则主要影响了水稻叶片如下代谢通路发生变化:半乳糖代谢途径、植物激素信号转导途径、谷胱甘肽代谢途径、黄酮和黄酮醇生物合成途径、苯丙烷生物合成途径、亚油酸代谢途径、苯丙氨酸代谢途径及多种氨基酸合成和代谢途径（甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、氰基氨基酸）等。糖基流向。通过HMDB数据库筛选出160种含糖基的差异代谢物,在亚类分类水平上（HMDB Subclass）占比最多的前三类为:碳水化合物和碳水化合物结合物（38;29.23%）、类黄酮糖苷（28;21.54%）、脂肪酰糖苷（11;8.46%）和萜烯糖苷（10;7.69%）。Sb胁迫下光合作用的糖基产物（尤其是Sb（Ⅲ））可能主要流入:（1）抗氧化物质合成途径,如花青素、水杨酸、类黄酮和类黄酮醇物质;（2）低聚糖合成途径,如蔗糖、水苏糖和和蔗果三糖;（3）细胞壁组分（尤其是木质素合成）和脂质的合成途径。通过上述研究,从生理代谢角度揭示了Sb（III）和Sb（V）对水稻的毒性作用存在差异的具体机制以及它们之间的内在联系。这些研究不仅有助于我们了解不同形态Sb对水稻的毒害机理,加深Sb（Ⅲ）和Sb（V）对水稻产生毒害作用的具体途经的认识,还能为其他生物体中Sb毒害机理研究提供重要参考,最终为解决农业Sb污染问题提供理论基础。