提升抗逆能力 納米生物技術(shù)給作物“強(qiáng)身健體”
記者10月25日從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉,該校植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院吳洪洪教授課題組在《納米生物技術(shù)雜志》發(fā)表論文稱,他們找到納米顆粒提升油菜耐鹽能力的機(jī)理。這是該團(tuán)隊(duì)繼研究氧化鈰納米顆粒提高棉花抗鹽能力的機(jī)理之后,再次證明納米生物技術(shù)能給作物“強(qiáng)身健體”,提升農(nóng)作物抗逆能力。
干旱、鹽堿、高溫等逆境脅迫是制約農(nóng)作物高產(chǎn)的主要因素。傳統(tǒng)的遺傳育種、水肥運(yùn)籌及田間管理等措施均有不足之處,為此,植物納米生物技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。作為新興前沿交叉領(lǐng)域,它源自納米技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)的深度融合。
吳洪洪說(shuō),植物納米生物技術(shù)領(lǐng)域涵蓋作物納米抗逆生物學(xué)(包括納米材料種子引發(fā)技術(shù))、納米智能作物構(gòu)建、作物納米仿生學(xué)和作物納米毒理學(xué)等。該技術(shù)可用來(lái)提高作物抗鹽、抗旱、抗高低溫、抗病蟲(chóng)害等能力。
“在提高作物抗逆能力中,納米生物技術(shù)有多種作用方式。”吳洪洪介紹,其中以納米材料自身特性提高作物抗逆能力是研究較多的方向,涉及機(jī)理也多,清除逆境下作物體內(nèi)過(guò)量累積的活性氧,是其中較普遍的一個(gè)機(jī)理。
活性氧過(guò)量累積是作物遭受逆境脅迫的重要特征之一。過(guò)量累積的活性氧不僅會(huì)攻擊作物細(xì)胞膜造成氧化損傷,也能導(dǎo)致蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子結(jié)構(gòu)和功能破壞。因此,利用可清除活性氧的納米材料來(lái)改造作物,理論上可以提高作物的抗逆能力。
吳洪洪告訴記者,納米材料種子引發(fā)技術(shù)是在可控條件下,使種子緩慢吸脹提前進(jìn)入萌發(fā)狀態(tài)的技術(shù)。其目的是促進(jìn)種子萌發(fā)、齊苗壯苗和增強(qiáng)抗逆性。目前,氧化鐵納米顆粒、氧化鋅納米顆粒、銀納米顆粒、氧化鈰納米顆粒、金納米顆粒等納米材料均可用于種子引發(fā),并已在小麥、水稻、高粱、油菜、棉花、洋蔥、蠶豆、黃瓜、花生、西瓜等作物上成功應(yīng)用。
論文共同通訊作者、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李召虎介紹,與葉面噴施納米材料相比,納米材料種子引發(fā)技術(shù)不僅能顯著減少納米材料使用量,從而降低投入,還可降低環(huán)境殘留風(fēng)險(xiǎn)。
吳洪洪坦言,納米生物技術(shù)在提高作物抗逆能力上有很大的應(yīng)用潛力,但不可控風(fēng)險(xiǎn)依然存在。為此,科研人員正在開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型的農(nóng)業(yè)納米材料、靶向性納米材料、納米材料種子引發(fā)等,以降低或規(guī)避納米材料在植物和環(huán)境中的殘留風(fēng)險(xiǎn)。他們課題組的研究結(jié)果表明,氧化鈰納米顆粒不僅能提高鹽脅迫下水稻產(chǎn)量,且其不在水稻籽粒中累積,對(duì)籽粒品質(zhì)也無(wú)明顯影響。
吳洪洪認(rèn)為,在提高作物抗逆能力以及未來(lái)農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)中,納米生物技術(shù)應(yīng)用潛力巨大,值得進(jìn)一步加大對(duì)這一領(lǐng)域的支持力度。(記者 吳純新)
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