氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)缓解小麦砷毒性的潜力:组织学和表型组学的比较评估

【字体: 时间:2025年05月17日 来源:Physiology and Molecular Biology of Plants 3.4

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  为探究化学与生物合成 ZnO-NPs 缓解小麦砷胁迫的潜力,研究人员开展水培实验,对两小麦品种(BARANI-70 和 NARC-2009)进行处理。发现 100 mg/L 生物合成 ZnO-NPs 缓解效果更佳,为作物抗砷胁迫提供新方向。

  
氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)近年被用于缓解作物的砷(As)植物毒性。但尚无比较研究评估化学与生物合成 ZnO-NPs 在砷胁迫下小麦品种中的潜力。本研究对比评估两种 ZnO-NPs 对两个小麦品种(BARANI-70 和 NARC-2009)砷胁迫的缓解作用。在一项 28-30 天的水培实验中,各品种暴露于砷酸盐胁迫(200 μM/L)、化学合成 ZnO-NPs 和生物合成 ZnO-NPs(100 mg/L 和 200 mg/L)。本研究进行组织学分析以评估 ZnO-NPs 在细胞水平缓解砷胁迫的作用,还对小麦组织中的锌(Zn)和砷进行定量,并检测抗氧化酶活性和次生代谢物在 ZnO-NPs 缓解砷诱导的氧化应激中的作用。化学合成纳米颗粒(100 mg/L)降低了 NARC-2009 根和芽中的氧化应激标志物(MDA、H2O2),同时平衡了丙酮酸和 GSH 含量。相反,200 mg/L 的此类颗粒增加了两个品种的氧化应激,在 Barani-70 中尤为明显。生物合成 ZnO-NPs 在 100 mg/L 和 200 mg/L 暴露下均降低了两个品种根和芽的氧化应激。在化学合成纳米颗粒处理下,观察到中柱厚度增加和皮层厚度减少,而生物合成纳米颗粒使两个品种的根解剖结构恢复正常。化学合成纳米颗粒增加了锌的积累并减少了根和芽中的砷,而生物合成纳米颗粒在平衡锌水平的同时实现了类似的砷缓解效果。较低的抗氧化活性和代谢物(类黄酮、酚类、脯氨酸)表明生物合成纳米颗粒减轻了胁迫。研究结果显示,100 mg/L 的生物合成 ZnO-NPs 毒性较低,对两个小麦品种的砷胁迫缓解更有效。
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