Chemosphere丨氧化铜纳米颗粒与哈茨木霉联合应用对盐胁迫的生理、酶和超微结构响应

论文内容

研究背景：

盐胁迫是对植物生长、发育和产量产生不利影响的最重要的非生物胁迫之一。盐胁迫条件下会引起植物钠盐积累，从而破坏重要生长发育过程的稳定性和破坏遗传物质来抑制作物生长；盐胁迫通过引起生理功能的不平衡导致植物营养和生殖生长减慢；植物对盐胁迫表现出负响应，影响种子萌发、生长速度、植物色素沉着和产量。纳米粒子(NPs)，如Mn、Fe、Zn、Cu、Ag、Au、Se和TiO2对盐胁迫条件下的植物表现出积极的反应。在各种类型的纳米颗粒中，Cu作为一种对植物有益的微量营养素占有突出的地位，有助于许多关键的代谢反应。在叶绿体中，质体蓝素为最丰富的铜基蛋白质。它的主要功能是在类囊体腔内实现有效的电子传递，从而在植物光合作用的基本过程中发挥关键作用。有研究表明哈兹木霉通过影响营养生长和抗氧化酶系统，提高黄瓜幼苗的耐盐性。木霉介导的纳米颗粒接种已在各种植物物种中得到广泛研究，研究其缓解不同胁迫因素(包括盐、干旱和温度)的功效。这些研究强调了木霉介导的纳米颗粒在不同胁迫环境下增强植物恢复力方面的多面性和潜力。纳米颗粒和内生菌接种对盐胁迫下拟南芥的综合影响尚未探讨。本研究期望可以为哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒在植物中的联合应用提供更深入的见解，增加我们对它们潜在益处和作用机制的理解。

研究内容：

本试验首次研究了盐胁迫下哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒配施对拟南芥生长和产量的影响，并研究了盐胁迫下拟南芥的解毒和耐受机制，鉴别了胁迫条件下的防御相关基因。

研究结果表明，盐胁迫的存在会导致植物体内生理和生化参数的显着下降。然而，分别使用哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒处理植物后，盐胁迫引起的有害后果表现出缓解作用。与对照组相比，同时施用哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒显著提高了新鲜植物生物量并促进了营养生长。此外，接种哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒显着降低了植物的氧化应激反应，包括活性氧水平、H2O2和植物地上部分的脂质过氧化水平，同时还可以通过减少根系生长来最大限度地减少电解质泄漏。此外，在盐胁迫条件下，哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒的共接种使植物抗氧化酶活性显着增强，例如地上部分的超氧化物歧化酶和几丁质酶活性。与对照相比，哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒的组合降低了电解质电导率并改善了总叶绿素含量。哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒的联合应用通过触发盐相关基因表达改善了拟南芥植株的耐盐性。这些结果表明，施用哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒可以显著促进拟南芥叶片解剖学变化，并具有增强耐盐性的能力，特别是在盐碱区。

研究结论：

本研究探讨了拟南芥与哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒联合应用对盐胁迫的缓解机制。结果表明哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒改善了拟南芥对盐胁迫的生理生化响应，提高了拟南芥的耐盐性。此外，哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒通过调节盐胁迫条件下植物的酶活性促进植物生长。因此，在哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒的应用中，可以考虑通过降低叶绿体结构的氧化应激和稳定的形态来缓解盐胁迫，从而改善植物生长。此外，哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒的应用增强了拟南芥盐胁迫相关基因的表达。

研究结果意味着，哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒的协同应用有望成为农用化学品的环保替代品，以减轻环境的非生物胁迫。分子水平的进一步研究可以为哈茨木霉和氧化铜纳米颗粒在植物中的联合应用提供更深入的见解，扩大我们对它们潜在益处和作用机制的理解，可能有助于制定可持续和有效的农作物保护和胁迫条件管理战略。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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