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干旱严重影响小麦产量，为探究银纳米颗粒（AgNPs）对小麦抗旱性的作用，研究人员以小麦扬麦 16 为材料开展研究。结果发现低浓度 AgNPs 可增强小麦抗旱性、提高产量且无食物链污染风险。该研究为农业应对干旱提供新思路。
在全球气候变化的大背景下，干旱已成为威胁农作物产量的重要因素。小麦作为世界三大谷物之一，是人类饮食的关键组成部分。近年来，受气候变化引发的干旱胁迫影响，小麦产量大幅下降，约有 15% 的减产。这不仅对粮食安全构成了严重挑战，也促使科研人员迫切寻找提升小麦抗旱能力的有效方法。
活性氧（ROS）作为植物信号通路中的关键角色，在植物应对环境胁迫时发挥着复杂的作用。在干旱胁迫下，植物光合作用效率降低，二氧化碳固定受阻，导致电子传递给氧气增多，ROS 大量积累。过多的 ROS 会氧化细胞内的脂质、蛋白质、RNA 和 DNA，造成氧化应激损伤。不过，植物自身具备一套 ROS 清除系统，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）等抗氧化酶，能协同工作清除 ROS。同时，ROS 还是重要的信号分子，适度的 ROS 积累可以触发植物的防御机制，增强对逆境的抵抗能力 。
此前研究表明，干旱预处理可通过维持 ROS 水平，增强植物的抗旱性，但这种方法在农业实际应用中存在局限。银纳米颗粒（AgNPs）作为一种新型材料，因其独特的纳米尺寸效应，能轻松穿透生物屏障，在植物体内运输和积累。并且，AgNPs 可催化产生 ROS，在提升植物抗逆性方面展现出潜在价值，然而其在提高小麦抗旱性方面的研究还较少。
为深入探究 AgNPs 对小麦抗旱性的影响及作用机制，南京农业大学的研究人员开展了相关研究。他们以对预处理敏感的小麦品种扬麦 16 为实验材料，在幼苗期施加 AgNPs，观察不同时间点、不同叶位的 ROS 和抗氧化酶活性变化，并对比干旱胁迫下 AgNPs 处理和未处理小麦的生长及生理指标。该研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上，为利用纳米技术提升农作物抗旱性提供了重要依据。
研究人员采用了多种技术方法来开展此项研究。利用透射电子显微镜（TEM）观察 AgNPs 的形态和粒径；通过测量叶绿素含量和叶绿素荧光，评估 AgNPs 对小麦光合作用的影响；借助 2’,7’- 二氯荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）探针，结合荧光显微镜技术，检测细胞内 ROS 的变化；运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定小麦不同组织中的银含量 。
在研究 AgNPs 浓度对小麦幼苗及干旱胁迫响应的影响时，研究人员设置了不同浓度的 AgNPs 处理组和对照组。实验结果显示，较低浓度（1mg?L-1和 3mg?L-1）的 AgNPs 对小麦生长无显著不良影响，而较高浓度（5mg?L-1和 10mg?L-1）则会降低叶绿素含量、光化学效率和生物量积累。在干旱胁迫下，1mg?L-1 AgNPs 处理的小麦生长表现更好，地上部生物量和根干重显著增加，这表明适宜浓度的 AgNPs 能有效缓解干旱胁迫的负面影响 。
研究人员还探究了 AgNPs 对小麦幼苗 ROS 产生的影响。通过荧光显微镜观察和荧光强度量化分析发现，喷施 AgNPs 后，小麦叶片 ROS 水平迅速上升，随后逐渐下降。不同叶位对 AgNPs 的响应存在差异，1st和 2nd叶的 ROS 含量增加较为明显。在干旱胁迫下，AgNPs 处理的叶片 ROS 含量显著低于对照组，这意味着 AgNPs 可减轻干旱诱导的氧化应激损伤 。
关于 AgNPs 对小麦抗氧化酶活性的影响，研究人员测定了 SOD、POD 和 CAT 等抗氧化酶的活性。结果表明，喷施 AgNPs 后，CAT 和 POD 活性在 1 天内显著提高，随后逐渐恢复正常。在干旱胁迫下，老叶（1st和 2nd叶）的抗氧化酶活性在干旱初期迅速上升，而新叶（3rd和 4th叶）的响应则相对滞后 。
此外，研究人员还分析了 AgNPs 对小麦叶片丙二醛（MDA）含量、叶水势、籽粒产量及银在各组织中转运的影响。结果显示，喷施 AgNPs 未导致 MDA 含量增加，表明其产生的 ROS 在植物可耐受范围内。在干旱胁迫下，AgNPs 处理的叶片 MDA 含量显著低于对照组，说明其能减少干旱引起的氧化损伤。同时，AgNPs 处理可降低干旱胁迫下叶片的水分损失，提高叶水势。在产量方面，AgNPs 喷施显著增加了小麦在干旱胁迫下的籽粒产量，且 Ag 主要积累在叶片和茎中，在颖壳和籽粒中未检测到，这表明喷施 AgNPs 在食品安全方面风险较低 。
综合上述研究结果，该研究明确了 AgNPs 在增强小麦抗旱性方面的重要作用。AgNPs 通过诱导 ROS 产生，激活小麦的抗氧化防御机制，形成应激记忆，使小麦在遭遇干旱胁迫时能迅速做出响应，减轻脂质过氧化损伤，维持光合作用效率，最终提高产量。同时，研究还揭示了 ROS 积累的时空动态变化，以及不同叶位对 AgNPs 响应的差异。这些发现为纳米技术在农业中的应用提供了理论支持，有助于推动可持续农业发展，为应对全球气候变化背景下的粮食安全问题提供了新的策略和方法 。
