提高作物抗逆能力 科學(xué)家找到納米顆粒提升油菜耐鹽能力機(jī)理

從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院吳洪洪教授課題組在《納米生物技術(shù)雜志》發(fā)表論文稱，他們找到納米顆粒提升油菜耐鹽能力的機(jī)理。這是該團(tuán)隊繼研究氧化鈰納米顆粒提高棉花抗鹽能力的機(jī)理之后，再次證明納米生物技術(shù)能給作物“強(qiáng)身健體”，提升農(nóng)作物抗逆能力。

干旱、鹽堿、高溫等逆境脅迫是制約農(nóng)作物高產(chǎn)的主要因素。傳統(tǒng)的遺傳育種、水肥運籌及田間管理等措施均有不足之處，為此，植物納米生物技術(shù)應(yīng)運而生。作為新興前沿交叉領(lǐng)域，它源自納米技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)的深度融合。

吳洪洪說，植物納米生物技術(shù)領(lǐng)域涵蓋作物納米抗逆生物學(xué)(包括納米材料種子引發(fā)技術(shù))、納米智能作物構(gòu)建、作物納米仿生學(xué)和作物納米毒理學(xué)等。該技術(shù)可用來提高作物抗鹽、抗旱、抗高低溫、抗病蟲害等能力。

“在提高作物抗逆能力中，納米生物技術(shù)有多種作用方式。”吳洪洪介紹，其中以納米材料自身特性提高作物抗逆能力是研究較多的方向，涉及機(jī)理也多，清除逆境下作物體內(nèi)過量累積的活性氧，是其中較普遍的一個機(jī)理。

活性氧過量累積是作物遭受逆境脅迫的重要特征之一。過量累積的活性氧不僅會攻擊作物細(xì)胞膜造成氧化損傷，也能導(dǎo)致蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子結(jié)構(gòu)和功能破壞。因此，利用可清除活性氧的納米材料來改造作物，理論上可以提高作物的抗逆能力。

吳洪洪告訴記者，納米材料種子引發(fā)技術(shù)是在可控條件下，使種子緩慢吸脹提前進(jìn)入萌發(fā)狀態(tài)的技術(shù)。其目的是促進(jìn)種子萌發(fā)、齊苗壯苗和增強(qiáng)抗逆性。目前，氧化鐵納米顆粒、氧化鋅納米顆粒、銀納米顆粒、氧化鈰納米顆粒、金納米顆粒等納米材料均可用于種子引發(fā)，并已在小麥、水稻、高粱、油菜、棉花、洋蔥、蠶豆、黃瓜、花生、西瓜等作物上成功應(yīng)用。

論文共同通訊作者、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李召虎介紹，與葉面噴施納米材料相比，納米材料種子引發(fā)技術(shù)不僅能顯著減少納米材料使用量，從而降低投入，還可降低環(huán)境殘留風(fēng)險。

吳洪洪坦言，納米生物技術(shù)在提高作物抗逆能力上有很大的應(yīng)用潛力，但不可控風(fēng)險依然存在。為此，科研人員正在開發(fā)環(huán)境友好型的農(nóng)業(yè)納米材料、靶向性納米材料、納米材料種子引發(fā)等，以降低或規(guī)避納米材料在植物和環(huán)境中的殘留風(fēng)險。他們課題組的研究結(jié)果表明，氧化鈰納米顆粒不僅能提高鹽脅迫下水稻產(chǎn)量，且其不在水稻籽粒中累積，對籽粒品質(zhì)也無明顯影響。

吳洪洪認(rèn)為，在提高作物抗逆能力以及未來農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)中，納米生物技術(shù)應(yīng)用潛力巨大，值得進(jìn)一步加大對這一領(lǐng)域的支持力度。(吳純新 蔣朝常)

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