近日，繼報導(dǎo)氧化鈰納米顆粒提升棉絮抗鹽工作能力的原理科學(xué)研究（Liu et al. 2021, Journal of Nanobiotechnology）后，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)綠色植物科技進步學(xué)校吳洪洪專家教授研究組在Journal of Nanobiotechnology線上發(fā)布了名為“Nanoceria seed priming enhanced salt tolerance in rapeseed through modulating ROS homeostasis and α-amylase activities”的研究分析畢業(yè)論文，報導(dǎo)了氧化鈰納米顆粒種籽引起提高油菜子抗鹽工作能力的很有可能原理。

　　鹽脅迫是危害糧食作物高效率制造的具體受限要素之一。油菜子做為全球普遍種植的關(guān)鍵農(nóng)作物，鹽脅迫比較嚴(yán)重影響到了其生產(chǎn)量與質(zhì)量。除此之外，運用油菜子開展鹽堿地改良也是現(xiàn)在的一個科學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)熱點。因而，提升油菜子抗鹽工作能力不但能夠推動油菜子的鹽堿土栽種，也可以有益于能夠更好地進行鹽堿地改良。納米復(fù)合材料種籽引起（應(yīng)用納米復(fù)合材料對種籽開展引起）在增強農(nóng)作物耐鹽中具備很大的使用發(fā)展?jié)摿?。殊不知，有關(guān)納米復(fù)合材料種籽引起提高農(nóng)作物抗鹽工作能力的實際原理仍有很多未知之處。

　　氧化鈰納米顆粒種籽引起提升了油菜子小苗鈉鉀穩(wěn)定保持工作能力

　　在本分析中，科學(xué)研究工作人員生成了聚丙烯酸裝飾的低Ce3 /Ce4 夾雜比例的氧化鈰納米顆粒（PNC）。根據(jù)PNC引起油菜種子8鐘頭，明顯地提高了油菜種子在鹽脅迫下（200 mM NaCl）的出苗率、生物量及其水份消化吸收。鹽脅迫下，根據(jù)PNC引起油菜種子明顯減少了出芽7天后的油菜子小苗臭氧成分（·O2-和H2O2）及其增強了抗氧化酶活力（SOD、POD、CAT）。與此同時，PNC減少了鹽脅迫下油菜子小苗地面上部及其根莖的Na 成分，提高了K 成分，保持了不錯的Na /K 穩(wěn)定。之上結(jié)果證實，PNC根據(jù)減輕氧化應(yīng)激及其保持正離子均衡提高了油菜種子在鹽脅迫下的萌發(fā)工作能力。

　　α-胃蛋白酶是種子萌發(fā)期內(nèi)承擔(dān)木薯淀粉溶解的主要酶。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下PNC明顯增強了油菜種子引起期內(nèi)的α-胃蛋白酶活力。qPCR數(shù)據(jù)顯示，PNC引起上漲了與α-胃蛋白酶有關(guān)的2個遺傳基因（AMY1和AMY2）表述量。這種結(jié)果證實PNC根據(jù)管控油菜種子α-胃蛋白酶活力，提高了其在鹽脅迫下的萌發(fā)工作能力。除此之外，激光共聚焦結(jié)果顯示，種籽引起期內(nèi)，PNC大多數(shù)粘附在種皮表層，表層PNC和油菜種子種皮中間很有可能也存有相互影響，進而提高其耐鹽工作能力。本分析從臭氧穩(wěn)定均衡和α-胃蛋白酶視角闡明了氧化鈰納米顆粒種籽引起提高油菜子抗鹽工作能力的體制，為納米復(fù)合材料種籽引起提高農(nóng)作物抗鹽原理科學(xué)研究帶來了大量基礎(chǔ)理論支撐點?？偠灾?，本科學(xué)研究進一步展現(xiàn)了綠色植物納米技術(shù)生物科技在增強農(nóng)作物抗逆性工作能力領(lǐng)域的優(yōu)良運用發(fā)展?jié)摿Γ舱f明學(xué)科交叉有可能為科學(xué)研究實踐活動生產(chǎn)制造中的關(guān)鍵問題給予新的候選科學(xué)研究或技術(shù)規(guī)范。

　　華中農(nóng)業(yè)大學(xué)綠色植物科技進步學(xué)校吳洪洪專家教授研究組博士研究生Mohammad Nauman Khan為該畢業(yè)論文第一作者，綠色植物科技進步學(xué)校李召虎專家教授、吳洪洪專家教授為文中通訊作者。本科學(xué)研究獲得自然科學(xué)基金委新項目 （31901464，32071971），華中農(nóng)業(yè)大學(xué)高端人才引入經(jīng)費預(yù)算、校獨立股票基金杰出人才培養(yǎng)新項目（2662020ZKPY001）和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)-中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳市農(nóng)牧業(yè)基因組研究所協(xié)作股票基金（SZYJY2021008）等新項目支助。

　　【英文摘要】

　　Background

　　Salinity is a big threat to agriculture by limiting crop production. Nanopriming （seed priming with nanomaterials） is an emerged approach to improve plant stress tolerance; however, our knowledge about the underlying mechanisms is limited.

　　Results

　　Herein, we used cerium oxide nanoparticles （nanoceria） to prime rapeseeds and investigated the possible mechanisms behind nanoceria improved rapeseed salt tolerance. We synthesized and characterized polyacrylic acid coated nanoceria （PNC, 8.5?±？0.2 nm, ?43.3?±？6.3 mV） and monitored its distribution in different tissues of the seed during the imbibition period （1, 3, 8 h priming）。 Our results showed that compared with the no nanoparticle control, PNC nanopriming improved germination rate （12%） and biomass （41%） in rapeseeds （Brassica napus） under salt stress （200 mM NaCl）。 During the priming hours, PNC were located mostly in the seed coat, nevertheless the intensity of PNC in cotyledon and radicle was increased alongside with the increase of priming hours. During the priming hours, the amount of the absorbed water （52%, 14%, 12% increase at 1, 3, 8 h priming, respectively） and the activities of α-amylase were significantly higher （175%, 309%, 295% increase at 1, 3, 8 h priming, respectively） in PNC treatment than the control. PNC primed rapeseeds showed significantly lower content of MDA, H2O2, and ?O2? in both shoot and root than the control under salt stress. Also, under salt stress, PNC nanopriming enabled significantly higher K retention （29%） and significantly lower Na accumulation （18.5%） and Na /K ratio （37%） than the control.

　　Conclusions

　　Our results suggested that besides the more absorbed water and higher α-amylase activities, PNC nanopriming improves salt tolerance in rapeseeds through alleviating oxidative damage and maintaining Na /K ratio. It adds more knowledge regarding the mechanisms underlying nanopriming improved plant salt tolerance.

　　全文連接：

　　https://jnanobiotechnology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12951-021-01026-9