绿色合成银纳米颗粒增强硬粒小麦耐盐性的机制研究及其农业应用

本研究针对土壤盐渍化对小麦生长的严重影响，创新性地利用阿尔及利亚撒哈拉沙漠特有植物Cotula cinerea Del提取物绿色合成银纳米颗粒(AgNPs)，系统评估了不同浓度(0-80 mg L-1)AgNPs对硬粒小麦(Triticum durum Desf Bousselam品种)种子萌发和幼苗生长的调控作用。研究发现40 mg L-1 AgNPs处理使盐胁迫下种子发芽率提升至90%(对照70%)，根长增加86%，首次揭示了植物源AgNPs通过调节离子平衡和抗氧化系统增强作物耐盐性的双重机制，为可持续农业提供了新型纳米生物刺激剂。

　　

全球气候变化加剧了土壤盐渍化问题，预计到2050年，超过50%的耕地将受到盐胁迫影响。作为世界第三大粮食作物的硬粒小麦(Triticum durum Desf)，其产量在盐渍土壤中可骤降86%，严重威胁粮食安全。传统育种和化学改良剂存在周期长、环境负担重等缺陷，而纳米技术的兴起为解决这一难题提供了新思路。然而，现有化学合成纳米颗粒存在毒性残留、成本高昂等问题，亟需开发绿色高效的纳米农业解决方案。

阿尔及利亚卡迪梅尔巴大学撒哈拉生物资源实验室的Brahim Kesbi团队创新性地选取撒哈拉沙漠特有药用植物Cotula cinerea Del的水提物作为还原剂和封端剂，通过环境友好的生物合成法制备银纳米颗粒(AgNPs)，并系统研究其对硬粒小麦Bousselam品种耐盐性的调控作用。研究发现植物源AgNPs能显著提升盐胁迫下小麦种子的萌发率和幼苗生长指标，相关成果发表在《Scientific Reports》上，为纳米农业技术提供了重要理论支撑和实践范例。

研究人员采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)等技术表征AgNPs的理化性质；通过设置0/150 mM NaCl盐梯度与0-80 mg L^-1 AgNPs处理组合，测定发芽率、根/芽形态指标和生物量等参数；结合主成分分析(PCA)和皮尔逊相关性检验解析生长指标间的互作关系。

表征分析揭示AgNPs特性

UV-Vis光谱在445.91 nm处的特征峰证实了AgNPs的表面等离子体共振效应，XRD显示其具有面心立方晶格结构，平均晶粒尺寸15.26 nm。TEM显示颗粒呈球形且单分散性好(15.128 nm)，但DLS检测到351.6 nm的流体力学直径，表明提取物中的多酚、黄酮等成分形成了厚实的封端层。

耐盐表型显著改善

40 mg L^-1 AgNPs处理使盐胁迫下发芽率从70%提升至90%，根长增长86%(7.28 cm vs 3.9 cm)。20 mg L^-1处理下根鲜重(RFW)在盐/非盐条件分别增加50%和33%，根数(RN)从3.67增至5.54。盐胁迫下芽长(SL)达11.12 cm，较对照提高34%。PCA分析显示RFW和SFW对处理响应最敏感，相关系数达0.98。

作用机制解析

研究提出AgNPs通过三重机制增强耐盐性：(1)调节离子稳态，降低Na⁺/Cl^-积累并提高K⁺/Na⁺比；(2)激活SOD、CAT等抗氧化酶系统；(3)通过封端层的植物活性成分(如单宁、类黄酮)协同增效。值得注意的是，80 mg L^-1高浓度会抑制生长，显示浓度依赖性效应。

该研究首次将撒哈拉荒漠植物资源与纳米生物技术相结合，开发的绿色合成AgNPs在40 mg L^-1浓度下可使小麦盐胁迫耐受性提升86%，且避免了化学合成纳米材料的环境风险。这一成果不仅为盐渍土壤改良提供了新型纳米生物刺激剂，也为植物源纳米材料的农业应用建立了技术范式。未来研究可进一步解析AgNPs与植物激素(如ABA)的互作机制，并开展田间验证试验以推动实际应用。