在氣候變化的背景下，提高作物抗旱能力對于維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和提高糧食安全至關(guān)重要。有鑒于此，南京大學(xué)趙麗娟教授證明了在聚乙二醇（PEG）模擬干旱的條件下，無定形二氧化硅（SiO2）納米顆粒（NPs）（20 mg/L）灌種可加速種子萌發(fā)速度，增加幼苗活力，促進(jìn)水稻幼苗生長。
本文要點(diǎn)：
（1）實(shí)驗(yàn)采用包括電子順磁共振、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等正交方法揭示了加速種子萌發(fā)和增強(qiáng)耐旱性的機(jī)制。結(jié)果表明，非晶態(tài)二氧化硅具有豐富的硅醇和硅氧烷基團(tuán)等獨(dú)特的表面化學(xué)性質(zhì)，可催化活性氧的生成，進(jìn)而啟動氧化還原信號，并激活下游的干旱響應(yīng)基因。研究發(fā)現(xiàn)，與水催種相比，硅催種能夠?qū)崿F(xiàn)18種氨基酸和6種糖的顯著富集，表明儲存的能量儲備被加速調(diào)動。研究者在35日齡植物的營養(yǎng)組織中觀察到了耐旱特性，這與氨基酸分解代謝加速和抗氧化劑合成代謝增強(qiáng)有關(guān)。
（2）獨(dú)立大田試驗(yàn)表明，在正常和干旱條件下，SiO2NPs催種不僅能使水稻產(chǎn)量分別提高7.77%（p = 0.051）和6.48%(p = 0.066)，還可以提高谷物的氨基酸含量。綜上所述，該研究開發(fā)了一種簡單且具有成本效益的納米催種方法，其可以在提高水稻產(chǎn)量和營養(yǎng)質(zhì)量的同時增強(qiáng)抗旱性，為培育氣候適應(yīng)型作物提供了一種有效、可持續(xù)的新策略。
Zhao Kang. et al. Silica-Activated Redox Signaling Confers Rice with Enhanced Drought Resilience and Grain Yield. ACS Nano. 2025
DOI: 10.1021/acsnano.4c14608
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c14608
