硒纳米颗粒增强植物耐盐性及采后抗真菌感染的研究

《Plant Nano Biology》：Selenium nanoparticles enhance plant tolerance to salinity and protect from postharvest fungal infection

本研究针对传统农用化学品环境污染严重、硒元素安全窗口窄等问题，开发了右旋糖酐稳定的硒纳米颗粒(SeNPs)。结果表明，27纳米无定形SeNPs在≥10 mg L-1时表现出高抗氧化活性，1 mg L-1即可完全抑制灰霉病菌(Botrytis cinerea)生长，5 mg L-1显著增强生菜耐盐性。通过线虫模型验证其低毒性，为可持续农业提供了新型纳米材料解决方案。

　　

随着全球人口持续增长和气候变化加剧，到2050年粮食产量需增加60%以上才能满足需求。然而，盐碱化等非生物胁迫以及采后病害等生物胁迫严重制约农业生产。传统农用化学品虽能暂时缓解问题，但其过度使用导致生态环境污染、病原菌抗药性增强等连锁反应。更棘手的是，作为动物必需微量元素的硒，在植物中虽表现出促进生长、增强抗逆性等有益作用，但其无机形态（如亚硒酸钠）的安全阈值极窄，极易引发毒副作用。

正是在这样的背景下，格拉纳达大学研究团队在《Plant Nano Biology》发表创新性研究，通过化学还原法合成右旋糖酐稳定的硒纳米颗粒(SeNPs)，系统评估其在增强作物抗逆性、采后保鲜及生物安全性方面的综合效能。研究人员采用X射线衍射(XRD)和扫描透射电镜(STEM)表征纳米颗粒特性，通过自由基清除实验测定抗氧化活性，利用生菜模型评估促生长和耐盐效应，以灰霉病菌为对象开展体外体内抗真菌实验，并选用线虫(Caenorhabditis elegans)模型进行毒性验证。

表征分析显示成功制备出平均直径27纳米的无定形球形SeNPs。抗氧化实验表明，SeNPs在10-20 mg L^-1浓度下对超氧阴离子(·O^2-)、羟基自由基(·OH)和过氧化氢(H₂O₂)的清除能力显著优于亚硒酸钠，DPPH、TEAC和ORAC三种方法验证其强抗氧化容量。植物实验发现，5 mg L^-1 SeNPs可显著促进生菜幼苗生长，在100 mM NaCl胁迫下使生物量减少幅度降低约50%。电镜观察揭示0.75 mg L^-1 SeNPs能引起灰霉病菌菌丝萎缩和孢子畸形，体内实验证明10 mg L^-1 SeNPs对葡萄、树莓和草莓的灰霉病防效达70%以上。毒性试验显示SeNPs处理组线虫存活率较亚硒酸钠组提高近一倍，且能显著提升线虫对氧化胁迫的抵抗能力。

该研究首次将右旋糖酐这种食品级多糖应用于SeNPs稳定化，开创了绿色合成与化学合成相结合的新路径。27纳米的最佳尺寸既保证了细胞渗透性又控制了生物毒性，多重抗氧化机制解析为纳米材料缓解植物氧化胁迫提供了理论依据。特别值得关注的是，研究通过植物-真菌-动物三联模型验证了SeNPs在农业应用中的可行性，为纳米肥料和采后保鲜剂的开发提供了完整的安全性评价体系。这种"一材多用"的设计思路，对实现农药减量化、作物营养强化和农产品保质增值具有重要实践意义，为可持续农业发展提供了新的技术支撑。