协同作用的超声波与超临界二氧化碳技术用于从毒漆树（Toxicodendron vernicifluum (Stokes) F. A. Barkley）中提取黄酮类化合物

《Industrial Crops and Products》：Synergistic ultrasound-supercritical CO2 technology for flavonoids extraction from Toxicodendron vernicifluum (Stokes) F. A. Barkley

纳米颗粒缓解小麦干旱胁迫的品种特异性效应研究 摘要：通过水培（PEG胁迫）和盆栽（土壤水分胁迫）实验，评估ZnO与FeO纳米颗粒（20-60 ppm）对Faisalabad-08、Johar-16、Aas三个小麦品种的生理及产量影响。结果表明：ZnO-NPs显著恢复 shoot length（最高+33%）、root biomass（+40%）及RWC（最高+23%），FeO-NPs则显著提升grain yield（最高+81%）。品种间响应差异显著，Faisalabad-08在所有处理中表现最佳，尤其在光合色素稳定（Chl-a +35%）和产量恢复（+74%）方面；Johar-16对ZnO-NPs敏感，Aas则对FeO-NPs响应更佳。实验系统互补性体现在：水培揭示快速生理响应机制（如ROS调控），盆栽模拟土壤水分梯度，验证了纳米颗粒通过增强渗透调节（proline -20%）、光合效率（Fv/Fm +25%）及根系构型优化（PDI <0.3）实现 drought resilience。

　　在面对全球气候变化的背景下，干旱已成为影响农业生产力的重要非生物胁迫之一。特别是在小麦生产中，干旱不仅限制了生长和发育，还降低了产量和质量。因此，探索有效的干旱缓解措施，尤其是基于纳米技术的创新方法，成为科研界的重要课题。本研究旨在评估锌氧化物纳米颗粒（ZnO-NPs）和铁氧化物纳米颗粒（FeO-NPs）对三种小麦品种（Johar-16、Faisalabad-08 和 Aas）在水培和盆栽实验中的影响，以期在生理、生化和产量方面获得关键的缓解效果。研究还特别关注不同品种在干旱胁迫下的响应差异，以及这些纳米颗粒在不同实验系统（水培和盆栽）中的作用机制。

### 干旱胁迫的影响

干旱会显著降低小麦的生长能力，影响其水平衡和光合作用效率。在水培实验中，干旱导致小麦的茎长从67.3 ± 1.8 cm 减少到51.2 ± 2.1 cm，相对含水量（RWC）从89.6 ± 2.4% 降至72.3 ± 2.7%。同时，脯氨酸的积累也显著增加，从3.24 ± 0.18 μmol g?1 FW 上升到1.61 ± 0.11 μmol g?1 FW。这些结果表明，干旱胁迫会对小麦的生长和生理状态产生明显的负面影响。

### 纳米颗粒的缓解作用

ZnO-NPs 和 FeO-NPs 在缓解干旱影响方面显示出显著的潜力。ZnO-NPs（60 ppm）在增强茎长、根部生物量和恢复RWC方面表现最为突出。具体来说，ZnO-NPs 使 Johar-16 的茎长恢复到66.7 ± 1.9 cm，根部生物量增加到4.12 ± 0.14 g，RWC 恢复到88.4 ± 2.2%。相比之下，FeO-NPs 在提高茎干重和产量方面效果显著，尤其是在 Faisalabad-08 中，FeO-NPs 处理后，其产量比干旱对照组高出74%。这表明，不同的纳米颗粒在缓解干旱影响方面具有不同的优势。

### 品种特异性响应

不同小麦品种对干旱胁迫和纳米颗粒处理的响应存在显著差异。Johar-16 在干旱条件下表现出最强的生理调节能力，尤其是在渗透调节和水分保持方面。而 Faisalabad-08 在产量稳定性方面表现优异，Aas 则显示中等的响应。这些差异提示，小麦品种在应对干旱胁迫时具有不同的适应机制，因此，纳米颗粒的应用效果可能因品种而异。

### 实验方法

为了确保实验的科学性和可靠性，本研究采用了随机完全区组设计（RCBD），并设定了多个处理组。在水培实验中，使用了20%的PEG-6000溶液来模拟干旱胁迫，而在盆栽实验中，通过停止灌溉来模拟土壤水分限制。纳米颗粒的浓度选用了20、40和60 ppm，以探索其对小麦的潜在影响。实验过程中，采用了多种分析方法，包括形态学测量、生理指标分析和生化指标检测，以全面评估纳米颗粒的作用。

### 实验结果

在水培实验中，ZnO-NPs 和 FeO-NPs 的应用显著改善了小麦的生长和生理状态。特别是在Faisalabad-08中，ZnO-NPs 和 FeO-NPs 的处理显著提高了茎长、根长和生物量。在盆栽实验中，纳米颗粒的应用进一步增强了小麦的产量和生理稳定性，尤其是在高浓度处理下。Faisalabad-08 在高浓度处理下表现最佳，显示出较强的产量恢复能力，而 Johar-16 在某些指标上表现出更高的恢复效率。

### 机制探讨

尽管本研究未能直接探讨纳米颗粒缓解干旱的具体机制，但通过观察到的生长和生理指标变化，可以推测纳米颗粒可能通过多种途径改善小麦的干旱适应性。例如，ZnO-NPs 可能通过促进营养吸收和光合作用来提高植物的生长能力，而 FeO-NPs 可能通过增强渗透调节和抗氧化能力来提高植物的耐旱性。此外，纳米颗粒的应用还可能通过调节植物的生理状态，如提高相对含水量和减少脯氨酸积累，来缓解干旱胁迫。

### 未来研究方向

本研究的结果表明，纳米颗粒在缓解干旱胁迫方面具有显著的潜力，但其具体机制仍需进一步探索。未来的研究可以结合分子生物学方法，如基因表达分析和蛋白质组学研究，以揭示纳米颗粒如何影响植物的生理和生化过程。此外，纳米颗粒的应用效果可能受到环境因素和植物品种的影响，因此，需要在更广泛的条件下进行测试，以确保其在实际农业生产中的应用效果。

### 结论

综上所述，本研究验证了ZnO-NPs 和 FeO-NPs 在缓解小麦干旱胁迫方面的有效性。尽管纳米颗粒的应用不能完全消除干旱的影响，但它们在提高植物的生长能力、生理稳定性和产量方面显示出显著的潜力。不同小麦品种对纳米颗粒的响应存在差异，这提示在实际应用中需要根据品种特性进行优化。通过结合水培和盆栽实验，本研究提供了关于纳米颗粒在干旱胁迫下作用机制的全面视角，为未来在农业中应用纳米技术提供了重要的参考。