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沈文飚教授团队在应用纳米材料提高水稻耐盐性及产量方面取得新进展

 

  近日,国际权威期刊Environmental Science: Nano在线发表了我院沈文飚教授团队题为“Molecular Basis of Cerium Oxide Nanoparticle Enhancement of Rice Salt Tolerance and Yield”的研究论文。该研究揭示了氧化铈纳米颗粒(PNC)提高水稻耐盐性的分子机制。

  盐胁迫是影响农作物生产的主要限制因素之一。相比于传统育种方式,应用纳米材料提高作物抗性及产量更为便捷,也是目前农业方向上的热点研究领域。已有报道表明,使用具有活性氧清除能力的纳米颗粒,如氧化铈纳米颗粒(PNC),可以有效提高植物耐盐能力。但是对于其提高水稻耐盐性的作用机理仍不明确。该研究发现外源施加PNC能显著缓解盐胁迫导致的水稻生长抑制以及产量下降。进一步的分子生物学证据显示PNC可通过诱导水稻中负责主要硝酸还原酶活性的硝酸还原酶2(NIA2)的基因表达以及抑制其蛋白磷酸化从而增强其活性的方式提高气体信号分子一氧化氮(NO)的产生,进而调节盐胁迫下细胞内氧化还原和离子稳态提高水稻耐盐能力。此外,在正常生长条件下,外源施加PNC同样可以提高水稻产量,且并不会导致纳米材料在稻米中的富集。这一研究不仅揭示了PNC提高作物耐盐性的分子机制,同时也为未来应用纳米材料提高农作物生产提供理论基础。

  我院师资博士后周恒和华中农业大学吴洪洪教授为共同第一作者,沈文飚教授和美国加州大学河滨分校Juan Pablo Giraldo教授为共同通讯作者。南京农业大学谢彦杰教授也参与了研究工作。该研究得到了上海交通大学氢科学中心、美国农业部国家食品和农业研究所、国家自然科学基金、中央高校基本科研专项资金等项目支持。

 

论文链接:https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/EN/D1EN00390A