碱性胁迫条件下SiO?纳米粒子对马铃薯（Solanum tuberosum L. cv. Agria）的形态、生化及营养响应

《Potato Research》：Morphological, Biochemical and Nutritional Responses of Potato (Solanum tuberosum L. cv. Agria) to SiO? Nanoparticles under Alkalinity Stress Conditions

　　

摘要

鉴于碱性胁迫对植物的破坏性影响以及硅在缓解胁迫中的重要作用，本研究探讨了在NaHCO?诱导的碱性胁迫（0、5、15和30 mM）条件下，叶面喷施二氧化硅纳米颗粒（SiO?-NPs，0、2和4 mM）对水培马铃薯（Solanum tuberosum L. cv. Agria）的影响。在非胁迫条件下，SiO?-NPs（尤其是4 mM处理组N4）显著促进了植物生长，与对照组（N0）相比，植株长度增加8.5%，干重增加15.3%，根生物量增加高达38.6%。碱性胁迫单独作用表现出剂量依赖性的不利影响，在30 mM NaHCO?条件下，生长参数被抑制高达65%。重要的是，SiO?-NPs与胁迫显著交互作用，提供了强大的保护效应。这种保护作用还延伸到小薯产量方面，N4在中度和重度胁迫下仍保持了较高的产量。在生化层面，SiO?-NPs增强了抗氧化防御系统，提高了类胡萝卜素、总酚类和黄酮类的含量。纳米颗粒还保持了叶绿素含量，并显著减少了胁迫条件下矿质离子的流失。4 mM SiO?-NP处理显著减轻了关键营养元素的严重流失，与高碱性条件下未处理的对照组相比，保留了21.0%的镁、31.6%的铁、33.2%的钾和42.6%的钙。结果表明，叶面喷施SiO?-NPs（尤其是4 mM）通过改善生长、抗氧化活性和营养吸收提高了马铃薯对碱性的耐受性。此外，5 mM NaHCO?可作为有益的根部碳源，与无胁迫条件相比，部分参数略有增加。这些结果为碱性水条件下的无土栽培系统中可持续种薯生产提供了一种可行的策略。