纳米氧化锌与硫酸锌在棉花生殖期抗旱性及产量提升中的对比效应研究

针对干旱胁迫严重制约棉花产量的问题，研究人员通过对比ZnSO4 ·7H2 O（1.0 g Kg?1 ）与ZnO-NPs（0.1 g Kg?1 ）对棉花抗旱性的调控作用，发现ZnO-NPs能显著增强抗氧化防御系统（SOD、CAT等）、改善矿质吸收及产量性状，为干旱区棉花栽培提供了高效纳米补锌策略。

　　

全球气候变化加剧导致干旱频发，严重威胁棉花生产。以美国得克萨斯州为例，2022年因极端干旱造成21亿美元棉花损失。棉花虽具一定抗旱性，但其生殖阶段对水分胁迫极为敏感，而灌溉成本高昂（仅35%美国棉田实现灌溉）。如何通过农艺措施提升棉花抗旱能力成为研究焦点。锌(Zn)作为参与碳代谢和抗氧化防御的关键微量元素，其补充形式（传统ZnSO₄
vs 新兴ZnO-NPs）对棉花抗旱性的差异效应尚不明确。

为解析这一问题，研究人员设计盆栽试验，以高产品种CB12为材料，设置正常供水(WI)和干旱胁迫(DS)两组，分别添加ZnSO₄
·7H₂
O（1.0 g Kg^?1
）或梯度浓度ZnO-NPs（0.05-0.2 g Kg^?1
）。通过表型观测、生理指标测定（相对含水量、光合参数）、抗氧化酶活性分析（SOD、CAT、GPX等）、RT-qPCR基因表达检测及产量构成评估，系统比较两种锌源的效应差异。

ZnO-NPs在0.1 g Kg^?1
浓度下表现最佳抗旱效果
干旱导致棉花株高降低7.81%、茎干重下降40.51%，而0.1 g Kg^?1
ZnO-NPs处理显著缓解生长抑制，其效果优于ZnSO₄
。该组根系生物量增加21.3%，叶片相对含水量提高18.7%，表明纳米颗粒更有效促进水分吸收。

ZnO-NPs增强抗氧化防御与膜稳定性
两种锌源均能提升SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）等酶活性，但ZnO-NPs组MDA（丙二醛）含量较ZnSO₄
组低34.2%，显示更强膜保护作用。基因表达分析证实，ZnO-NPs显著上调Cu/Zn-SOD和GST（谷胱甘肽-S-转移酶）基因表达，与酶活数据高度吻合。

ZnO-NPs促进矿质吸收与产量提升
在正常和干旱条件下，ZnO-NPs处理的植株Zn、K、Fe积累量分别比ZnSO₄
组高29.5%、22.1%和15.8%。产量方面，ZnO-NPs使单株铃数增加26.4%，纤维重量提高19.2%，且干旱下优势更显著。

该研究首次阐明ZnO-NPs通过协同调控抗氧化防御、矿质吸收和根系发育，显著优于传统ZnSO₄
的抗旱效果。其0.1 g Kg^?1
的优化剂量为干旱区棉花栽培提供经济高效的锌补充方案。研究结果发表于《Plant Science》，为纳米农业技术在抗逆栽培中的应用提供了理论依据和实践指导。