提升抗逆能力 納米生物技術給作物“強身健體”

記者10月25日從華中農業大學獲悉，該校植物科學技術學院吳洪洪教授課題組在《納米生物技術雜誌》發表論文稱，他們找到納米顆粒提升油菜耐鹽能力的機理。這是該團隊繼研究氧化鈰納米顆粒提高棉花抗鹽能力的機理之後，再次證明納米生物技術能給作物“強身健體”，提升農作物抗逆能力。

乾旱、鹽鹼、高温等逆境脅迫是制約農作物高產的主要因素。傳統的遺傳育種、水肥運籌及田間管理等措施均有不足之處，為此，植物納米生物技術應運而生。作為新興前沿交叉領域，它源自納米技術與農業科學的深度融合。

吳洪洪説，植物納米生物技術領域涵蓋作物納米抗逆生物學（包括納米材料種子引發技術）、納米智能作物構建、作物納米仿生學和作物納米毒理學等。該技術可用來提高作物抗鹽、抗旱、抗高低温、抗病蟲害等能力。

“在提高作物抗逆能力中，納米生物技術有多種作用方式。”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，涉及機理也多，清除逆境下作物體內過量累積的活性氧，是其中較普遍的一個機理。

活性氧過量累積是作物遭受逆境脅迫的重要特徵之一。過量累積的活性氧不僅會攻擊作物細胞膜造成氧化損傷，也能導致蛋白質、核酸等生物大分子結構和功能破壞。因此，利用可清除活性氧的納米材料來改造作物，理論上可以提高作物的抗逆能力。

吳洪洪告訴記者，納米材料種子引發技術是在可控條件下，使種子緩慢吸脹提前進入萌發狀態的技術。其目的是促進種子萌發、齊苗壯苗和增強抗逆性。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於種子引發，並已在小麥、水稻、高粱、油菜、棉花、洋葱、蠶豆、黃瓜、花生、西瓜等作物上成功應用。

論文共同通訊作者、華中農業大學教授李召虎介紹，與葉面噴施納米材料相比，納米材料種子引發技術不僅能顯著減少納米材料使用量，從而降低投入，還可降低環境殘留風險。

吳洪洪坦言，納米生物技術在提高作物抗逆能力上有很大的應用潛力，但不可控風險依然存在。為此，科研人員正在開發環境友好型的農業納米材料、靶向性納米材料、納米材料種子引發等，以降低或規避納米材料在植物和環境中的殘留風險。他們課題組的研究結果表明，氧化鈰納米顆粒不僅能提高鹽脅迫下水稻產量，且其不在水稻籽粒中累積，對籽粒品質也無明顯影響。

吳洪洪認為，在提高作物抗逆能力以及未來農業高效生產中，納米生物技術應用潛力巨大，值得進一步加大對這一領域的支持力度。