氧化石墨烯缓解氯化镉胁迫下水稻生理响应的机制研究

为解决镉(Cd)污染对水稻萌发和早期生长的毒性问题，研究人员探索了氧化石墨烯(GO)的缓解效应。实验通过不同浓度GO(0-500 mg/L)和CdCl2(0-0.4 mM)处理水稻种子，发现250 mg/L GO能显著改善0.1 mM Cd胁迫下的萌发率，为重金属污染农田的作物抗性提升提供了新思路。

　　

镉(Cd)作为剧毒重金属，常通过磷肥进入农田生态系统，严重威胁人类健康和作物安全。虽然其植物毒性已被广泛报道，但缓解种子萌发期毒害的有效策略仍待开发。新兴纳米材料氧化石墨烯(graphene oxide, GO)在非生物胁迫缓解中展现潜力，但其在镉污染农业系统的应用尚需验证。

本研究创新性地将GO(0-500 mg/L)与CdCl₂(0-0.4 mM)组合处理水稻(Oryza sativa L.)种子，在25±2°C恒温光照培养箱中进行7天发芽实验。结果表明：0.1 mM CdCl₂即可显著抑制水稻萌发和幼苗发育，而≤250 mg/L的GO处理能有效中和镉毒性，使萌发率提升达显著水平。尤其值得注意的是，GO通过物理吸附和活性氧清除双重机制，在种子糊粉层形成保护屏障，维持α-淀粉酶活性，保障胚乳能量供应。

这项发现为纳米材料在重金属污染农田的应用提供了直接证据，GO作为"分子盾牌"的特性，使其有望成为提升作物逆境适应性的绿色解决方案，对保障粮食安全具有重要实践价值。