评估苏云金芽孢杆菌-双金属纳米粒子共生体在增强小麦水分胁迫耐受性方面的可持续作用

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Evaluating the Sustainable Role of a Bacillus thuringiensis–Bi-metallic Nanoparticle Consortium in Enhancing Wheat Tolerance to Moisture Stress

　　

摘要

增强作物在非生物胁迫下的表现对可持续农业至关重要。联合应用促生根际细菌和纳米材料提供了一种在缺水分条件下提高作物表现的有前景的策略。本研究评估了双金属纳米粒子，即钴铁氧体（CoFe?O?）和嗜热苏云金芽孢杆菌（Bt）对水分胁迫下生长的小麦（Triticum aestivum L.）的协同效应。在温室条件下，盆栽小麦幼苗接受了六种处理：对照（仅水分胁迫）、单独Bt、25 mg L?1 Co-Fe 纳米粒子（NP25）、50 mg L?1 Co-Fe 纳米粒子（NP50）、Bt+NP25 以及Bt+NP50。通过灌根方式施用细菌接种剂，而纳米粒子则通过叶面喷施，两者交替进行。施用处理后，植株经历七天的水分胁迫（土壤含水量 40–45%）。与阴性对照相比，Bt和纳米粒子的联合应用显著提高了作物表现，幼苗生长增加 55.5–76%，生物量积累增加 203.4–267.7%。联合处理增强了渗透调节和水分状态，表现为渗透势降低 23.3–30.6%，相对含水量增加 40–47%。此外，共同施用通过提高 Fv/Fm、性能指数（PIabs）、捕获效率（TRo/RC）和电子传输率（ETo/RC），同时降低能量耗散（DIo/RC），改善了光系统 II 的效率。Bt+NP50 处理效果最佳，显示出光化学效率和电子传输的显著改善。本研究证明，嗜热苏云金芽孢杆菌与钴铁氧体（CoFe?O?）纳米粒子的联合应用比单独使用任何一种处理更能有效增强小麦对水分胁迫的耐受性，从而支持了生物 - 纳米协同作用的假设。该综合处理通过维持植物水分状态、增强抗氧化防御、减少氧化损伤、改善离子稳态以及在缺水条件下保持光合性能，显著提高了植物生长和生物量。这些协调的生理和生化反应表明，增强的胁迫耐受性是由多种互补机制而非单一保护途径产生的

图形摘要

增强作物在非生物胁迫下的表现对可持续农业至关重要。联合应用促生根际细菌和纳米材料提供了一种在缺水分条件下提高作物表现的有前景的策略。本研究评估了双金属纳米粒子，即钴铁氧体（CoFe?O?）和嗜热苏云金芽孢杆菌（Bt）对水分胁迫下生长的小麦（Triticum aestivum L.）的协同效应。在温室条件下，盆栽小麦幼苗接受了六种处理：对照（仅水分胁迫）、单独Bt、25 mg L?1 Co-Fe 纳米粒子（NP25）、50 mg L?1 Co-Fe 纳米粒子（NP50）、Bt+NP25 以及Bt+NP50。通过灌根方式施用细菌接种剂，而纳米粒子则通过叶面喷施，两者交替进行。施用处理后，植株经历七天的水分胁迫（土壤含水量 40–45%）。与阴性对照相比，Bt和纳米粒子的联合应用显著提高了作物表现，幼苗生长增加 55.5–76%，生物量积累增加 203.4–267.7%。联合处理增强了渗透调节和水分状态，表现为渗透势降低 23.3–30.6%，相对含水量增加 40–47%。此外，共同施用通过提高 Fv/Fm、性能指数（PIabs）、捕获效率（TRo/RC）和电子传输率（ETo/RC），同时降低能量耗散（DIo/RC），改善了光系统 II 的效率。Bt+NP50 处理效果最佳，显示出光化学效率和电子传输的显著改善。本研究证明，嗜热苏云金芽孢杆菌与钴铁氧体（CoFe?O?）纳米粒子的联合应用比单独使用任何一种处理更能有效增强小麦对水分胁迫的耐受性，从而支持了生物 - 纳米协同作用的假设。该综合处理通过维持植物水分状态、增强抗氧化防御、减少氧化损伤、改善离子稳态以及在缺水条件下保持光合性能，显著提高了植物生长和生物量。这些协调的生理和生化反应表明，增强的胁迫耐受性是由多种互补机制而非单一保护途径产生的

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