在氣候變化的背景下，提高作物抗旱能力對于維持農業(yè)生產和提高糧食安全至關重要。有鑒于此，南京大學趙麗娟教授證明了在聚乙二醇（PEG）模擬干旱的條件下，無定形二氧化硅（SiO2）納米顆粒（NPs）（20 mg/L）灌種可加速種子萌發(fā)速度，增加幼苗活力，促進水稻幼苗生長。
本文要點：
（1）實驗采用包括電子順磁共振、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、代謝組學和轉錄組學等正交方法揭示了加速種子萌發(fā)和增強耐旱性的機制。結果表明，非晶態(tài)二氧化硅具有豐富的硅醇和硅氧烷基團等獨特的表面化學性質，可催化活性氧的生成，進而啟動氧化還原信號，并激活下游的干旱響應基因。研究發(fā)現(xiàn)，與水催種相比，硅催種能夠實現(xiàn)18種氨基酸和6種糖的顯著富集，表明儲存的能量儲備被加速調動。研究者在35日齡植物的營養(yǎng)組織中觀察到了耐旱特性，這與氨基酸分解代謝加速和抗氧化劑合成代謝增強有關。
（2）獨立大田試驗表明，在正常和干旱條件下，SiO2NPs催種不僅能使水稻產量分別提高7.77%（p = 0.051）和6.48%(p = 0.066)，還可以提高谷物的氨基酸含量。綜上所述，該研究開發(fā)了一種簡單且具有成本效益的納米催種方法，其可以在提高水稻產量和營養(yǎng)質量的同時增強抗旱性，為培育氣候適應型作物提供了一種有效、可持續(xù)的新策略。
Zhao Kang. et al. Silica-Activated Redox Signaling Confers Rice with Enhanced Drought Resilience and Grain Yield. ACS Nano. 2025
DOI: 10.1021/acsnano.4c14608
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c14608
