硒纳米颗粒引发技术重塑玉米种子代谢与防御系统：增强抗镰刀菌侵染与降低毒素污染的新策略

为解决玉米镰刀菌(F. graminearum)引发的茎腐病和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)污染问题，研究人员通过硒纳米颗粒(SeNP)引发技术，结合多组学分析发现50 mg/L SeNP可激活JA信号通路，重编程苯丙烷代谢，使酚酸积累提升1.3倍，显著降低26.3%病害严重度和42.5% DON生物合成，为化学农药替代提供新方案。

　　

玉米作为全球主要粮食作物，长期面临镰刀菌(Fusarium graminearum)的双重威胁——不仅引发毁灭性茎腐病，其产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素更会污染谷物，危害人畜健康。传统防治依赖化学杀菌剂，但存在诱导真菌产生更多DON的悖论，且导致土壤残留等环境问题。与此同时，玉米育种周期长、抗性基因资源有限，难以快速应对病原菌变异。在这一背景下，中国农业大学的研究团队创新性地将纳米技术应用于作物保护领域，发现硒纳米颗粒(SeNP)引发技术能同步提升种子活力与系统抗性，相关成果发表于《Journal of Advanced Research》。

研究采用多组学联用策略，通过转录组学、广靶代谢组学与生理生化检测，系统评估了5-100 mg/L SeNP处理对玉米种子萌发、抗氧化系统及次生代谢的影响。关键技术包括：镰刀菌人工接种体系建立、UPLC-ESI-MS/MS代谢物检测、SHIMADZU LC-MS 8045毒素分析以及基于KEGG/GO的功能富集分析。

SeNP引发对玉米种子萌发率及生理的影响
50 mg/L SeNP处理显著加速淀粉向糖的转化，使α-淀粉酶活性提升16.3%，可溶性糖含量增加11.2%，同时促进氨基酸积累17.4%，为幼苗生长提供充足能量和氮源。

SeNP引发对玉米种子抗氧化系统的调控
优化浓度(50 mg/L)激活抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环，使谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性提升111%，超氧化物歧化酶(SOD)增加11.4%，但刻意保留10%过氧化氢(H₂
O₂
)积累作为防御信号，实现氧化还原平衡的精准调控。

激素网络的重编程机制
SeNP引发显著抑制脱落酸(ABA)和褪黑素(MT)含量(分别降低39.5%和48.1%)，同时激活茉莉酸甲酯(MeJA)信号59%，解除种子休眠并启动防御预备状态。

多组学揭示代谢流重定向
转录组发现4537个差异基因，苯丙烷生物合成通路显著富集。代谢组证实SeNP将碳流从黄酮类(如槲皮素下降84%)转向酚酸类(如原儿茶酸激增90%)，这些化合物可直接抑制真菌Tri基因簇表达。

抗病效果验证
接种试验显示SeNP处理使病害严重度降低26.3%，茎秆DON含量减少42.5%，同时叶片生物量增加43.2%，实现抗病与生长的协同提升。

该研究首次阐明SeNP通过"能量代谢-防御信号-抗菌代谢"三级调控网络增强玉米抗病性的分子机制。其中JA信号触发的苯丙烷代谢重编程尤为关键，使酚酸成为对抗镰刀菌的"化学武器"。相较于传统杀菌剂，这种纳米引发技术兼具环境友好性和持续保护作用，50 mg/L的优化浓度既避免植物毒性，又实现DON污染源头控制，为作物绿色防控提供了全新工具。未来研究可进一步探索SeNP在不同作物品种中的普适性，以及与其他生物防治剂的协同效应。