基于马齿苋绿色合成的ZnO纳米颗粒：抗菌、染料降解及小麦幼苗抗寒胁迫的多功能应用研究

本研究通过马齿苋（Portulaca oleracea）提取物绿色合成ZnO纳米颗粒（ZnO NPs），系统表征其理化性质并探索其在抗菌、染料光催化降解及小麦抗寒胁迫中的多重应用。结果表明，ZnO NPs具有7-13 nm的球形/椭球形结构，2.54 eV的窄带隙及25.045 m2/g的高比表面积，对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌表现出显著抗菌活性，首次实现“Light Green SF”染料99.99%的可见光降解，并有效缓解小麦幼苗低温胁迫。该研究为环境修复与农业纳米技术提供了可持续解决方案。

　　

纳米科技正重塑现代工业与农业，但传统纳米颗粒合成方法常伴随高能耗和环境污染，而生物相容性不足的问题也限制了其在农业领域的应用。与此同时，工业染料污染和作物低温胁迫成为全球性挑战。如何通过绿色技术制备多功能纳米材料以应对这些难题，成为研究热点。在此背景下，印度理工学院等机构的研究团队创新性地利用耐旱植物马齿苋（Portulaca oleracea）提取物合成氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs），并系统评估其在环境修复和农业抗逆中的潜力，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。

研究采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）鉴定植物活性成分，通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和紫外可见漫反射光谱（UV-Vis-DRS）等表征纳米颗粒特性，结合抗菌实验、染料降解动力学及小麦幼苗低温胁迫实验验证其应用价值。

GCMS分析揭示合成机制
马齿苋提取物中鉴定出8种活性化合物，为后续纳米颗粒的生物还原提供物质基础。

多维度表征验证纳米特性
XRD显示12 nm的平均晶粒尺寸，SEM/TEM证实7-13 nm的球形/椭球形结构。UV-Vis-DRS在370 nm处的特征峰和2.54 eV的带隙（通过Tauc曲线计算）确证ZnO NPs形成。BET分析揭示其介孔特性（25.045 m²/g比表面积），FTIR在530 cm^-1处的特征峰进一步验证Zn-O键存在。

突破性应用性能
抗菌测试显示ZnO NPs对革兰氏阴性菌（E. coli）和阳性菌（B. subtilis）均有效。抗氧化实验测得IC₅₀值为170.50 μg/ml，显著优于植物提取物（230.31 μg/ml）。首次实现1 mg/ml浓度下“Light Green SF”染料99.99%的可见光降解，并通过清除剂实验阐明·OH自由基的主导作用。

农业抗逆新策略
在小麦幼苗低温胁迫实验中，ZnO NPs处理组通过增强抗氧化防御系统（如提高SOD活性）显著改善幼苗生理指标，为纳米材料在作物抗寒栽培提供新思路。

该研究开创性地将植物提取物合成纳米材料与环境-农业应用相结合：马齿苋的CAM/C4双通路代谢特性赋予ZnO NPs独特的表面活性，其窄带隙特性（2.54 eV）突破传统光催化剂仅响应紫外光的限制；而低温胁迫实验首次揭示纳米锌对作物抗寒通路的调控作用。这种“一材多用”策略不仅为染料污染治理提供绿色方案，更开辟了纳米农业技术新途径，研究成果兼具科学创新性与实践指导价值。