综述：硅在非生物胁迫下对幼苗萌发和活力的作用及其在气候适应性农业中的研究

这篇综述系统探讨了硅（Si）在缓解干旱、盐度和重金属等非生物胁迫中的作用，重点分析了硅处理种子对作物萌发和幼苗活力的促进机制。通过综述二氧化硅（SiO2）、硅酸盐及硅纳米颗粒（SiNPs）等不同形态硅的应用，揭示了其对植物生理和分子通路的调控价值，为气候适应性农业提供了新策略。

　　

Abstract

全球农业正面临干旱、盐碱化和重金属污染等非生物胁迫的严峻挑战，这些胁迫通过破坏细胞水分吸收和代谢通路，显著抑制种子萌发与幼苗生长。近年研究发现，硅（Si）作为植物有益元素，能通过种子处理显著提升作物在胁迫环境下的萌发率和幼苗活力。本综述聚焦硅的多种形态——包括二氧化硅（SiO₂）、钾/钙硅酸盐、偏硅酸钠（Na₂SiO₃）及硅纳米颗粒（SiNPs）的作用机制，系统阐述了其在谷物、豆类和蔬菜中的抗逆效果。

硅的生理调控网络

硅通过双重机制增强植物抗性：物理上，硅在细胞壁沉积形成“硅-纤维素”屏障，减少水分流失和重金属渗透；生理上激活抗氧化酶系统（如SOD和CAT），降低活性氧（ROS）积累。研究显示，经SiO₂处理的水稻种子在盐胁迫下萌发率提升27%，而SiNPs可使大豆幼苗的脯氨酸含量增加3倍，显著缓解渗透胁迫。

分子层面的突破

硅调控关键基因表达是近年研究热点。例如，SiNPs通过上调OsNHX1基因表达，促进盐生境中钠离子区隔化；同时激活脱落酸（ABA）信号通路中的SnRK2激酶，增强干旱响应能力。表观遗传学分析还发现，硅处理能降低DNA甲基化水平，解除胁迫相关基因的转录抑制。

农业应用前景

硅基种子处理技术因其低成本、环境友好特性，已在印度半干旱地区小麦种植中实现增产15%。未来需优化硅剂型与作物匹配性，例如纳米硅对叶菜类作物的叶面吸收效率可达传统硅肥的8倍。随着气候不确定性加剧，硅介导的“种子增强策略”将为粮食安全提供关键支撑。

Graphical Abstract

图示总结了硅从种子处理到田间应用的完整链条：种子萌发期硅促进胚根伸长，幼苗期增强光合色素合成，成熟期则通过硅化细胞壁提升机械强度。多组学数据印证了硅对激素平衡和胁迫记忆的跨代调控作用。