南湖新闻网讯（通讯员 吴洪洪）近日，我校植物科学技术学院吴洪洪教授课题组在氧化铈纳米颗粒提高棉花耐盐性的机理研究上取得新进展，并综述了如何应用纳米生物技术提高植物性能。

盐胁迫是影响农作物高效生产的主要限制因素之一。棉花是重要的经济作物，然而盐胁迫严重影响了棉花的产量与品质。纳米农业是目前的热点研究领域。已有报道表明，使用具有活性氧清除能力的纳米颗粒，如氧化铈纳米颗粒(PNC)，可以有效提高植物耐盐能力。但是，PNC提高棉花耐盐能力的作用机理仍有待研究。

氧化铈纳米颗粒通过促进叶片K+滞留和Na+外排，而不是Na+液泡存储，维持了钠钾稳态，从而提高了棉花耐盐性

在研究论文“Cerium oxide nanoparticles improve cotton salt tolerance by enabling better ability to maintain cytosolic K+/Na+ratio”中，叶片施用PNC后，与对照组相比，棉花耐盐性显著提高，表现为更高的叶绿素含量（68%），干物质累积（38%）和更强的光合速率（144%）。盐胁迫下，PNC处理过的叶片具有更低的过氧化氢（77%）和超氧阴离子含量（51%），同时具有更低的Na+含量（77%）和更高的K+含量（84%）。

qPCR结果显示，HKT1（上调）和KOR（下调）分别是提高盐胁迫下PNC处理的棉花叶片Na+外流和K+滞留的关键基因。然而，与对照组相比，盐胁迫下PNC处理的棉花叶片NHX1的表达没有显著差异。激光共聚焦结果也表明，与对照组相比，盐胁迫下PNC处理的棉花叶肉细胞的液泡钠离子荧光强度没有显著差异。这些结果表明，叶面施用PNC通过促进K+滞留和Na+外排，而不是Na+液泡存储，维持了叶片钠钾稳态、提高了棉花耐盐性。本研究进一步充实了PNC与植物互作提高植物耐盐性的理论依据。

应用纳米感应元件助力作物胁迫早期诊断和自我管理

在综述文章 “Recent advances in nano-enable agriculture for improving plant performance”中，较系统地从纳米材料提高作物抗逆、纳米感应元件与胁迫早期诊断、纳米材料的靶向运输和缓控释、纳米技术介导的非模式作物转基因、纳米技术介导的种子引发、以及光转换纳米材料和电子捕获纳米材料提高植物光合作用等方面介绍了如何应用纳米生物技术提高植物性能，以期能助力研究人员更好地了解纳米农业及其未来的可能发展方向。在文中，研究人员较系统地讨论了一些领域内的共性问题，明确了一些有待突破的研究热点，并探讨了一些可能的新研究方向。该论文将有助于进一步夯实纳米生物技术在农业生产应用方面的理论基础，有利于为推介纳米农业提供相关素材。

相关文章分别以研究论文和综述论文发布在学术期刊Journal of Nanobiotechnology和Crop Journal上。我校植物科学技术学院博士生刘家浩为研究论文第一作者，植物科学技术学院李召虎教授、吴洪洪教授共同指导该工作，吴洪洪教授为通讯作者。吴洪洪教授与李召虎教授为综述论文的共同通讯作者。上述研究得到国家自然科学基金 （31901464，32071971），华中农业大学高层次人才引进经费、校自主基金优秀人才培育项目（2662020ZKPY001）和华中农业大学-中国农业科学院深圳农业基因组研究所合作基金（华中农业大学-中国农业科学院深圳农业基因组研究所合作基金）等项目资助。

审核人：周雄

论文链接：

https://jnanobiotechnology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12951-021-00892-7

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514121001240