利用纳米生物技术增强作物抵抗力的“强身健体”

10月25日，记者从华中农业大学获悉，植物科技学院吴教授课题组在《纳米生物技术杂志》发表论文称，他们发现了纳米颗粒提高油菜耐盐性的机理。这是团队对氧化铈纳米粒子提高棉花耐盐性机理的研究，再次证明了纳米生物技术可以“强身健体”，增强作物的抗逆性。

干旱、盐碱、高温等逆境胁迫是制约作物高产的主要因素。遗传育种、水肥管理、田间管理等传统措施存在不足。因此，植物纳米生物技术应运而生。作为一个新兴的前沿交叉领域，它源于纳米技术与农业科学的深度融合。

吴表示，植物纳米生物技术领域涵盖作物纳米抗逆生物学(包括纳米材料种子引发技术)、纳米智能作物构建、作物纳米仿生学和作物纳米毒理学等。该技术可用于提高作物抗盐、抗旱、耐高低温和抗病虫害的能力。

"纳米生物技术在提高作物抗逆性方面有许多作用方式."吴认为，利用纳米材料的特性提高作物的抗逆性是研究方向，涉及多种机制，其中去除胁迫下作物体内过量积累的活性氧是较为常见的机制之一。

活性氧的过量积累是逆境下作物的重要特征之一。过量的活性氧不仅会攻击作物的细胞膜造成氧化损伤，还会破坏蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能。因此，利用能够去除活性氧的纳米材料改造作物，提高作物的抗逆性，在理论上是可能的。

吴告诉记者，纳米材料种子引发技术是指在可控条件下，使种子缓慢膨胀并提前进入萌发状态的技术。其目的是促进种子萌发，壮苗，增强抗逆性。目前，氧化铁纳米粒子、氧化锌纳米粒子、银纳米粒子、氧化铈纳米粒子、金纳米粒子等纳米材料可用于种子引发，已成功应用于小麦、水稻、高粱、油菜、棉花、洋葱、蚕豆、黄瓜、花生、西瓜等作物。

论文合著者、华中农业大学教授李兆虎介绍，与叶面喷施纳米材料相比，纳米材料种子引发技术不仅可以显著减少纳米材料的使用量，从而减少投资，还可以降低环境残留风险。

吴坦言，纳米技术在提高作物抗逆性方面有很大的应用潜力，但不可控的风险依然存在。因此，研究人员正在开发环境友好的农业纳米材料、靶向纳米材料、纳米材料的种子引发等。以减少或避免纳米材料在植物和环境中的残留风险。他们课题组的研究结果表明，纳米氧化铈不仅可以提高盐胁迫下水稻的产量，而且不会在水稻籽粒中积累，对籽粒品质没有明显影响。

吴认为，未来纳米生物技术在提高作物抗逆性和高效农业生产方面具有巨大潜力，值得在该领域进一步加强支持。