综述：工程化碳点作为植物纳米仿生学：生物降解、营养输送和基因调控的机制见解助力智能可持续农业

这篇综述系统阐述了碳点（CDs）作为革命性纳米材料在农业领域的应用前景，通过其独特的光学特性、生物相容性和表面功能化能力（functionalized CDs），实现营养物质/基因编辑组件（gene-editing components）的靶向递送，调控植物抗逆（drought/salinity）通路，推动智能农业（sustainable agriculture）发展。

　　

Abstract

碳点（Carbon dots, CDs）凭借碳基核心的生态友好性和可调控的光化学特性，正成为农业纳米技术的关键突破点。最新研究表明，直径<10 nm的CDs能穿透植物细胞壁，通过荧光示踪技术证实其在根-茎系统的运输路径，为精准农业提供可视化工具。

绿色合成与功能化

采用微波辅助法从农业废弃物（如果皮、秸秆）提取的CDs，其量子产率（QY）可达35%，表面丰富的羧基/羟基使其易于与营养素（如K⁺/PO₄^3-）结合。功能化CDs（如PEI修饰）携带CRISPR-Cas9组分的效率较传统载体提升2.7倍，在拟南芥中实现靶向基因（OsNAC5）编辑。

胁迫调控机制

在盐胁迫下，CDs通过激活SOS信号通路（SOS1/SOS2）降低Na⁺积累，同时上调抗氧化酶（SOD/CAT）表达。叶面喷施CDs（50 μg/mL）使水稻脯氨酸含量提升68%，气孔导度改善42%。

未来挑战

尽管CDs在番茄中已实现生物降解率92%（60天），但长期生态效应仍需评估。跨学科研究将聚焦CDs-植物-微生物三方互作，推动纳米农业（Nano-Agri 4.0）向闭环系统发展。