生理学和代谢组学分析揭示Fe3O4和ZnO纳米提高烟草对重金属镉的耐受性
烟草(Nicotiana tabacum L.)是一种重要的经济作物，在种植区经常受到各种生物或非生物胁迫的影响。重金属镉不仅严重影响烟草的产量和质量，还对人体健康构成严重的威胁。纳米技术已被广泛运用于可持续农业生产，但纳米颗粒参与烟草响应重金属镉胁迫的机制尚不完全清楚。
版纳植物园万金鹏副研究员与合作者以云南烟区主栽品种“云烟87”为材料，结合生理学和代谢组学分析方法，开展纳米介导植物对镉胁迫响应的机理研究。结果表明，镉胁迫影响烟草初级代谢、次生代谢、能量代谢和离子平衡，进而严重抑制烟草幼苗的生长。外源喷施Fe3O4和ZnO 纳米颗粒，改善植物对营养元素的吸收，重塑植物重要的初级和次级代谢进程，从而促进植物生长。进一步分析发现，镉胁迫诱导的根和叶中的差异代谢物，在外源施加纳米颗粒后大多数代谢物恢复到正常生长的水平，这些重要代谢物的恢复暗示纳米颗粒减轻了镉对烟草幼苗的毒害。此外，我们还发现与相应金属离子相比，纳米颗粒具有更好的缓解效果。通过相关性分析还发现一些生物碱、类黄酮、氨基酸、烟酸和烟酰胺代谢物对植物响应镉胁迫有较大的影响。
该研究表明金属纳米颗粒可作为植物生长调节剂，并具有改善有毒金属污染地区作物生长的潜力。相关研究结果以Comparative physiological and metabolomic analyses reveal that Fe3O4 and ZnO nanoparticles alleviate Cd toxicity in tobacco为题发表在 Journal of Nanobiotechnology上。
外源施加纳米颗粒对烟草在镉胁迫条件下代谢的影响
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