王佺珍教授团队在纳米氧化锌缓解紫花苜蓿耐热方面的研究取得重要进展

近日，学院王佺珍教授团队在校高质量G3、环境科学与生态学领域Top期刊《Environmental Pollution》（IF₂₀₂₁: 8.071）发表了题为“Nanosized Zinc Oxide (n-ZnO) Particles Pretreatment to Alfalfa Seedlings Alleviate Heat-Induced Morpho-physiological and Ultrastructural Damages”的研究论文。博士研究生柯瑞(Hafiz Abdul Kareem)为本论文的第一作者，王佺珍教授为该论文通讯作者。

气候变化引起的草地生态系统热应激是全球性难题，科学家们在解决这一难题的工作上也取得了系列进展。氧化锌纳米(n-ZnO)颗粒在植物非生物胁迫调控中发挥着重要作用，但其在紫花苜蓿抗热胁迫中的作用尚未被研究。本研究旨在从形态、生理和细胞层面研究n-ZnO对高温胁迫下紫花苜蓿幼苗的影响。以5周龄的紫花苜蓿幼苗为试验材料，分为三组：无热胁迫组(NHS)，热胁迫前n-ZnO处理组(BHS)和热胁迫后n-ZnO处理组(AHS)。在热胁迫处理前对紫花苜蓿幼苗进行一周的n-ZnO溶液叶面喷施处理，评价其对紫花苜蓿幼苗耐热性的影响，在热胁迫处理一周后对紫花苜蓿幼苗进行一周的n-ZnO溶液叶面喷施处理，评价其恢复效率。利用电感耦合等离子体质谱(ICPMS)对n-ZnO中Zn²⁺的体外释放进行了观察，发现锌离子的粒子吸收和释放具有浓度依赖性。透射电镜观察了n-ZnO的吸收和转运，发现n-ZnO主要分布在液泡和叶绿体中。热胁迫前，90 mg L^-1的n-ZnO处理对紫花苜蓿叶片叶绿体、线粒体和细胞壁的超微结构改变是可逆的；热胁迫后，n-ZnO处理对叶绿体、线粒体和细胞壁的损伤不能恢复。进一步结果表明，90 mg L^-1的n-ZnO处理对热应激介导的膜损伤、脂质过氧化和氧化应激有较好的抑制作用，其主要作用是刺激抗氧化系统，提高Bhs和Ahs的渗透产物含量。与AHS相比，施用90 mg L^-1的n-ZnO溶液能更有效地避免热致损害，保持植株更好的生长和形态生理特性。综上所述，叶面喷施90 mg L^-1的n-ZnO溶液可有效地保护紫花苜蓿幼苗受到热胁迫的伤害，同时最大限度地降低纳米颗粒向环境释放的风险。本研究从形态，生理和细胞层面探明了纳米ZnO材料对缓解植物热胁迫伤害的影响，为纳米材料在植物上的可行性研究提供参考。

该研究得到National Key R&D Program of China (2017YFE0111000)项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.119069