壳聚糖的纳米制剂改变了番茄植株的生长、产量以及代谢特征

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Nanoformulations of Chitosan Alter Growth, Yield, and Metabolic Signatures in Tomato Plants

纳米复合肥在墨西哥低肥力土壤中应用可提升番茄产量与品质，Ch-Md在2.5 mL/L浓度下显著提高果实数量和总产量，Ch-Alg在1.25 mL/L时增强果实硬度和可溶性固形物，且均表现出抗氧化活性。研究证实有机纳米肥料的可持续潜力，但纳米颗粒作用机制及基因表达研究仍需深入。

　　

摘要

在墨西哥北部的农业土壤中，例如科阿韦拉州的土壤，土壤肥力一直较低，这一情况因过度使用无机肥料而变得更加严重，从而影响了园艺作物的生产力和质量。在这种情况下，通过使用基于有机壳聚糖的纳米肥料或纳米生物刺激剂来应用纳米技术，正成为农业领域一种生态且可持续的替代方案。本研究分别评估了两种纳米复合材料——壳聚糖-麦芽糖糊精（Ch-Md）和壳聚糖-海藻酸盐（Ch-Alg）对番茄植株（Solanum lycopersicum c.v. El Cid F1）的生长、产量、果实品质和生化参数的影响。处理方法是通过叶面喷施，浓度分别为0.5、1.5和2.5 mL L^?1，同时设置一个不使用纳米复合材料的对照组（Steiner营养液）。结果表明，0.5和1.25 mL L?1浓度的Ch-Alg纳米复合材料显著增加了植株的高度。在生殖相关指标方面，2.5 mL L?1浓度的Ch-Md处理显著提高了每株植物的果实数量和总产量，超过了对照组。此外，1.25 mL L?1浓度的Ch-Alg处理还提高了果实的硬度及总可溶性固形物含量。在不同浓度下，Ch-Alg处理下的酚类物质、氨基酸和谷胱甘肽含量最高。0.5 mL L?1浓度的Ch-Md处理表现出更强的抗氧化活性。这些研究结果证实了麦芽糖糊精或海藻酸盐功能化的纳米复合材料作为可持续生物刺激剂，在温室条件下优化番茄果实产量和品质的潜力。尽管取得了这些进展，但仍存在关于壳聚糖纳米复合材料与植物细胞相互作用的生理和遗传机制的不确定性和疑问，这凸显了需要进一步研究纳米颗粒和矿物质的吸收与运输过程，以及相关的酶活性和基因表达机制。