将机器学习技术应用于阐明G. barbadense BMC79品种30个性状的遗传基础，该品种具有优异的纤维特性

《Industrial Crops and Products》：Integrating machine learning to elucidate the genetic basis of 30 traits in G. barbadense BMC79 cultivar with superior fiber properties

生态友好型木屑包覆ZnO纳米花（L-ZnONFs）的制备及其生物医学和农业应用研究。通过植物提取物合成ZnO纳米材料，表征显示其具有六方晶型、纳米花形貌和稳定分散性。L-ZnONFs对HepG2细胞呈现剂量依赖性细胞毒性（IC50=135±6.75 μg/mL），诱导凋亡而非坏死，并抑制革兰氏阴性菌（E.coil、K.pneumoniae、S.typhi）和革兰氏阳性菌（C.diphtheriae）生长，但对植物种子发芽和幼苗生长影响较小。

　　植物提取物在纳米材料合成中的应用是一个迅速发展的研究领域，尤其是在金属和金属氧化物纳米颗粒（NPs）的制备方面。近年来，研究人员越来越关注如何通过绿色、低成本的方法生产具有生物活性的纳米材料，以替代传统的化学合成方法。这些传统方法往往伴随着有毒副产物的产生，而生物合成方法则能够减少环境污染并提高材料的生物相容性。本研究中，利用木质素作为包裹材料，制备了一种新型的生物纳米复合材料——木质素修饰的氧化锌纳米花（L-ZnONFs）。这种材料不仅具有独特的物理和化学特性，还展现出显著的抗菌和抗癌活性，因此在生物医学和农业领域具有广阔的应用前景。

氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）因其独特的半导体特性、低成本、低毒性以及良好的生物相容性而受到广泛关注。它们在癌症治疗、抗菌药物开发、伤口愈合、药物输送、组织工程和生物成像等多个领域均显示出巨大潜力。然而，ZnO NPs在传统方法中可能表现出一定的细胞毒性，限制了其在生物医学中的广泛应用。因此，研究如何通过生物材料（如木质素）进行修饰，以降低其毒性并提高生物相容性，成为当前研究的重点。

木质素是一种天然的生物有机聚合物，广泛存在于植物细胞壁中。它不仅具有丰富的功能基团，如酚羟基、羟基、羧基和甲氧基，还能够与金属离子形成稳定的复合物，从而在纳米材料的合成过程中发挥重要作用。在本研究中，木质素被用作ZnO NPs的还原剂和稳定剂，通过其与ZnO纳米颗粒的相互作用，使得纳米颗粒的形态更加可控，并减少了其在溶液中的聚集现象。这不仅提高了纳米颗粒的稳定性，还增强了其在生物体系中的适用性。通过多种表征手段，如紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）以及场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM），研究者确认了L-ZnONFs的形态、结构以及化学组成。结果显示，L-ZnONFs呈现出类似花朵的形态，具有良好的分散性和结晶性，且其表面粗糙的结构可能增强了其反应活性。

在生物相容性方面，L-ZnONFs被评估了其对红细胞的溶血作用，以确认其在生物体系中的安全性。结果显示，L-ZnONFs在不同浓度下对红细胞的破坏作用较低，且呈现出剂量依赖性。这表明，L-ZnONFs在低浓度下具有较低的细胞毒性，适合用于生物医学应用。此外，研究还通过MTT法评估了L-ZnONFs对HepG2细胞（人类肝癌细胞）的细胞毒性。实验结果表明，随着L-ZnONFs浓度的增加，HepG2细胞的存活率显著下降，其半数抑制浓度（IC50）为135±6.75 μg/mL。这一结果表明，L-ZnONFs具有一定的抗癌活性，且其作用机制可能涉及诱导细胞凋亡。

为了进一步验证L-ZnONFs的抗癌机制，研究者采用了流式细胞术（FACS）结合Annexin V-FITC/7-AAD染色，对HepG2细胞进行了凋亡检测。结果显示，L-ZnONFs能够显著诱导早期和晚期凋亡细胞的比例增加，而对坏死细胞的影响较小。这表明，L-ZnONFs主要通过促进细胞凋亡而非坏死来发挥其抗癌作用。细胞凋亡是一个高度调控的生理过程，涉及多种信号通路，如线粒体功能障碍、DNA损伤、促凋亡蛋白的表达变化以及氧化应激等。L-ZnONFs可能通过这些机制对癌细胞产生毒性作用，同时对正常细胞的影响较小，从而表现出良好的选择性。

在抗菌活性方面，L-ZnONFs对多种细菌展现出显著的抑制作用。实验采用琼脂扩散法对L-ZnONFs的抗菌效果进行了评估，结果显示其对革兰氏阴性菌（如大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和伤寒沙门氏菌）的抗菌活性优于对革兰氏阳性菌（如白喉棒状杆菌）的活性。此外，L-ZnONFs对白喉棒状杆菌的生物膜形成也表现出显著的抑制作用。生物膜是细菌在表面形成的复杂结构，能够显著提高其对环境和抗生素的耐受性。因此，抑制生物膜的形成对于提高抗菌效果具有重要意义。L-ZnONFs通过多种机制发挥其抗菌作用，包括与细菌细胞膜的相互作用、诱导活性氧（ROS）的产生以及释放Zn2?离子，从而破坏细菌的结构和功能。

在农业应用方面，研究还评估了L-ZnONFs对萝卜（Raphanus sativus）种子萌发和生长的影响。实验结果显示，L-ZnONFs对萝卜种子的萌发率影响较小，且随着浓度的增加，其对植物生长的抑制作用也逐渐减弱。这表明，L-ZnONFs具有较低的毒性，能够在较低剂量下安全地应用于农业领域。此外，L-ZnONFs的低毒性特性使其成为一种潜在的可持续农业化学品，具有广阔的前景。

本研究的发现表明，L-ZnONFs作为一种新型的生物纳米复合材料，具有显著的抗菌和抗癌活性，同时具备良好的生物相容性和较低的毒性。这些特性使其在生物医学和农业领域具有广泛的应用潜力。未来的研究可以进一步探索L-ZnONFs在体内的应用效果，并优化其合成方法以提高其稳定性和活性。此外，深入研究其在分子和细胞水平上的作用机制，将有助于开发更安全、高效的纳米药物和农业材料。