纳米壳聚糖包裹迷迭香油与丛枝菌根真菌协同提升亚麻荠抗旱性能及油脂品质的机制研究

推荐：为应对气候变化导致的干旱胁迫对亚麻荠（Camelina sativa）生产的威胁，研究人员创新性地将纳米壳聚糖包裹迷迭香油（NPs）与丛枝菌根真菌（AMF）联用。通过两年田间试验发现，NPs+AMF协同处理显著提升光合效率（Fv/Fm↑27%）、抗氧化代谢物（酚类↑91%、γ-生育酚↑12%）及不饱和脂肪酸含量（亚麻酸↑38%），使种子产量和油脂产量分别提高125%和307%，为旱区油料作物可持续生产提供新策略。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱已成为制约农业生产的主要非生物胁迫因素。亚麻荠（Camelina sativa）作为一种富含α-亚麻酸（omega-3前体）的特色油料作物，因其抗旱性强、生长期短等优势备受关注。然而，花期至结荚期的水分亏缺会导致其光合效率下降、油脂合成受阻，严重时减产可达50%以上。传统化肥在干旱条件下利用率低下，而纳米技术与微生物肥料的结合为可持续农业提供了新思路。

针对这一挑战，伊朗马拉盖大学（Maragheh University）农业学院的研究团队开展了一项创新性研究。他们设计了两因素田间试验：主区设置全生育期灌溉（IR1）、花期开始限水（IR2）和结荚期开始限水（IR3）三种模式；副区则比较了对照、纳米壳聚糖包裹迷迭香油（NPs）、丛枝菌根真菌（AMF）及二者联用（NPs+AMF）四种处理。通过动态监测生理生化指标并结合气相色谱-质谱（GC-MS）等分析技术，系统评估了联合处理对亚麻荠抗旱性能及油脂品质的调控效应。

关键技术方法包括：（1）采用离子凝胶法制备185nm粒径的迷迭香油纳米载体（DLS/TEM验证）；（2）三菌种混合AMF（Funneliformis mosseae、Claroideoglomus etunicatum和Rhizophagus irregularis）接种；（3）叶绿素荧光成像系统测定PSII最大光化学效率（F_v/F_m）；（4）HPLC分析α/β/γ-生育酚异构体；（5）GC-FID定量脂肪酸组成。

3.1 丛枝菌根真菌定殖

干旱使AMF根定殖率降低57%（IR2），但NPs+AMF处理使其恢复至IR1水平的55.5%。电镜显示NPs能促进菌丝网络形成，这与其携带的迷迭香抗氧化成分保护共生体系有关。

3.3 叶绿素荧光参数

IR2导致F_v/F_m降低0.104，而NPs+AMF处理使该参数提升至0.836，表明纳米载体可维持PSII反应中心稳定性。

3.7 生育酚含量

联合处理使γ-生育酚在IR3条件下达811ppm，较对照提高4.7%，其抗氧化特性有效抑制了膜脂过氧化（MDA降低43%）。

3.14 油脂组成

NPs+AMF使亚麻酸比例从20.37%（IR2对照）提升至38.69%（IR1处理），同时棕榈酸含量降低36%，表明纳米材料能激活Δ15去饱和酶基因表达。

这项发表于《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》的研究证实，NPs与AMF存在显著协同效应：AMF通过扩大根际吸收网络改善磷钾供应（P吸收↑209%），而NPs则通过缓释迷迭香活性成分增强抗氧化防御（APX活性↑164%）。二者共同作用使干旱条件下的油脂产量达到1584kg/ha，较传统种植模式提高3倍。该成果为开发抗逆作物营养方案提供了理论依据，其纳米-微生物联合调控策略可推广至其他油料作物，对保障旱区粮食安全与优质植物油供给具有重要意义。