揭示Fe3O4纳米粒子尺寸和涂层对小麦生长及抗氧化能力的积极作用

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Unraveling the Positive Role of Fe3O4 Nanoparticle Size and Coating in Wheat Growth and Oxidative Resistance

纳米铁氧体颗粒（Fe3O4NPs）表面涂层和粒径对其促进小麦根系发育及代谢响应的机制研究表明，不同涂层（柠檬酸、PVP）和粒径（20、50、100 nm）的颗粒通过清除羟基自由基、过氧化氢等活性氧，显著提高根系形态指标4%-66%，并上调与抗氧化及生长相关的糖类、氨基酸和脂代谢物。涂层和粒径是影响效果的主导因素，为可持续纳米农业提供理论依据。

　　

氧化铁纳米颗粒（Fe₃O₄NPs）在纳米农业中的应用迅速扩展，但它们物理化学性质与作物生长之间的作用机制仍不明确。本研究旨在阐明Fe₃O₄NPs的表面涂层和粒径如何调节小麦根系的发育和代谢反应。小麦根系在水培条件下暴露于不同涂层和粒径的Fe₃O₄NPs中，浓度范围为0.01–10.0 mg/L。柠檬酸（Cit）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包覆的大粒径纳米颗粒（50, 100 nm）以及20 nm的裸露Fe₃O₄NPs在10 mg/L浓度下显著增强了根系的形态特征（4%–66%）。Fe₃O₄NPs有效清除•OH、•O₂^–和H₂O₂（37%–84%），而20 nm的裸露Fe₃O₄NPs以及经过Cit/PVP包覆的大粒径Fe₃O₄NPs则上调了与活性氧（ROS）解毒和根系生长相关的碳水化合物、氨基酸和脂质代谢物。响应比分析、PLS-PM分析和相对重要性分析表明，涂层是主要影响因素，其次是粒径。这些发现对于预测纳米颗粒在可持续农业中的作用至关重要。