PGPR和ZnO纳米颗粒协同提升葡萄柚薄荷抗旱性及精油品质的机制研究

《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》：Enhancement of Drought Tolerance and Essential Oil Quality in Grapefruit Mint via PGPR and ZnO Nanoparticles

本研究系统探讨了植物根际促生菌（PGPR）与氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）单独及联合施用对干旱胁迫下葡萄柚薄荷（Mentha suaveolens × piperita）生理生化特性及精油成分的调控作用。结果表明，PGPR+ZnO-NPs协同处理通过增强抗氧化酶活性（SOD、CAT）、促进渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）积累及改善养分吸收（N、P、K），显著缓解干旱胁迫（30%-90%田间持水量）对光合色素、相对含水量的负面影响，并提升关键精油成分（芳樟醇、橙花醇、乙酸芳樟酯）含量，为药用植物抗逆栽培提供创新策略。

　　

Highlight

水分状态与光合色素

通过评估不同干旱胁迫水平和生物刺激剂处理下植物的生理生化反应，揭示了其对植物抗逆性和代谢性能的影响。综合统计分析（详见表S3和S4）表明，干旱胁迫、生物刺激剂处理及其交互作用对多数测定参数均产生显著影响（p < 0.01）。

讨论

本研究结果显示，干旱胁迫（尤其在30%田间持水量条件下）导致叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量显著下降。这种下降可归因于水分短缺引起的营养缺乏（这些营养对叶绿素合成至关重要）以及氧化应激加剧。后者会导致色素降解和叶绿体结构损伤，与Ding等人（2025）的研究结果一致。

结论

本研究探讨了PGPR和ZnO-NPs对干旱胁迫下M. suaveolens × piperita生理、生化及表现性状的联合效应。结果表明，干旱胁迫（特别是30%田间持水量）对光合色素、相对含水量、养分吸收和植物表现产生显著负面影响。相比之下，PGPR和ZnO-NPs的同时施用增强了氮、磷、钾营养，导致脯氨酸和可溶性碳水化合物积累更高，并强化了抗氧化防御系统。这些改善共同显著提高了生物量和精油产量。此外，联合处理在60%田间持水量条件下诱导了关键精油成分（如芳樟醇、橙花醇和乙酸芳樟酯）的最高积累。因此，PGPR和ZnO-NPs的协同应用可作为一种有效策略，增强葡萄柚薄荷的干旱耐受性，并提升其在胁迫条件下的精油品质和产量。