壳聚糖-硅纳米颗粒(CTS-SiO2 NPs)叶面喷施缓解盐胁迫对石榴幼苗影响的机制研究

为解决石榴栽培中盐胁迫导致的生长抑制问题，研究人员开展CTS-SiO2 NPs叶面喷施的 priming 效应研究。结果表明，50 mg L-1 CTS-SiO2 NPs通过提高光合色素含量、调节K+/Na+比例和增强APX活性，显著缓解150 mM NaCl胁迫对石榴幼苗的损伤，为纳米材料在园艺作物抗逆栽培提供新策略。

　　

石榴作为具有3000年栽培历史的重要经济作物，全球76%的种植面积集中在中国、印度等国家。然而，随着土壤盐渍化加剧，石榴产量面临严峻挑战——预计到2050年，近半数农田将受盐害影响。传统抗盐措施效果有限，而纳米技术为作物抗逆调控提供了新思路。壳聚糖(CTS)和硅(SiO₂)作为两种具有应激调控潜力的物质，其复合纳米颗粒(CTS-SiO₂ NPs)在石榴抗盐中的应用尚未见报道。这项发表在《BMC Plant Biology》的研究，首次揭示了CTS-SiO₂ NPs通过多途径协同缓解石榴盐胁迫的机制。

研究采用叶面喷施priming技术，对比了单一SiO₂ NPs(50 mg L^-1)、CTS NPs(0.1%)与两种浓度CTS-SiO₂ NPs(25/50 mg L^-1)对两年生"Malas Saveh"石榴幼苗在150 mM NaCl胁迫下的调控效果。通过生长参数测定、光合色素分析、电解质渗漏(EL)检测、抗氧化酶活性测定及离子含量分析等系统评估了纳米材料的抗盐效应。

生长参数与光合特性

盐胁迫使幼苗高度降低38.28%，而50 mg L^-1 CTS-SiO₂ NPs处理显著恢复生长指标，叶面积增加14.35%。该处理同时提升叶绿素a含量1.52%，光系统II量子产量[Y(II)]提高14.35%，表明纳米复合物有效保护了光合器官功能。

膜稳定性与氧化应激

盐胁迫导致电解质渗漏(EL)增加76.74%，而25 mg L^-1 CTS-SiO₂ NPs处理使EL降低11.57%。50 mg L^-1处理组的膜稳定性指数(MSI)提升至73.10%，MDA含量降低21.02%，显示纳米颗粒通过抑制脂质过氧化维护膜完整性。

离子平衡调控

SiO₂ NPs单独处理使Na⁺含量降低54.7%，而CTS-SiO₂ NPs(25 mg L^-1)显著提升K⁺含量122.40%，K⁺/Na⁺比值改善84.96%。这种"阻钠保钾"效应是缓解离子毒性的关键。

抗氧化系统激活

25 mg L^-1 CTS-SiO₂ NPs使抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性提升132.6%，同时过氧化氢(H₂O₂)含量降低7.61%，表明纳米颗粒通过增强酶促清除系统缓解氧化损伤。

该研究首次证实CTS-SiO₂ NPs通过三重机制协同抗盐：(1)物理屏障作用减少Na⁺吸收；(2)激活APX/SOD抗氧化酶系统；(3)调节K⁺/Na⁺稳态。相比单一组分，复合纳米颗粒展现出1+1>2的协同效应，为发展"纳米增效"的抗盐栽培技术提供理论依据。研究团队建议后续开展大田试验验证CTS-SiO₂ NPs的田间适用性，并深入解析其分子调控网络。这项成果不仅对石榴产业可持续发展具有重要意义，也为其他园艺作物抗逆栽培提供了可借鉴的纳米技术方案。