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叶面喷施铁基纳米材料对大豆生长的影响及机制研究 |
Mechanistic study on the effect of foliar applied iron-based nanomaterials on the growth of soybean |
投稿时间:2020-12-15 修订日期:2021-01-18 |
DOI: |
中文关键词: 铁基纳米材料 Fe-EDTA 光合作用 蔗糖转运 养分吸收 |
英文关键词: iron based nanomaterials Fe-EDTA photosynthesis sucrose transport nutrient uptake |
基金项目:国家自然科学基金国际合作与交流项目(41820104009);国家自然科学基金青年科学基金(42007299);中国博士后科学基金(2020M671338);江苏省博士后基金(2020Z402) |
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中文摘要: |
【目的】为探究叶面喷施铁基纳米材料(NMs)对作物生长的影响及其潜在机制,【方法】本研究利用水培实验探究了两种铁基NMs(γ-Fe2O3 NMs和Fe3O4 NMs)和Fe-EDTA对大豆生长的影响。先通过叶面喷施不同浓度(0、1、10、50 mg·L-1)的铁基NMs,确定最佳施用浓度(10 mg·L-1),再在最佳施用浓度下,比较两种NMs与Fe-EDTA对大豆生长和蔗糖转运的作用效果及机制。【结果】结果表明,叶面喷施不同浓度铁基NMs对大豆地上部和地下部干重、根长、根尖数、根体积均有促进作用,且促进效果随着浓度的升高呈现先增加再降低的趋势。10 mg·L-1为铁基NMs促进大豆生长的最佳浓度,且不同处理组的促进效果:γ-Fe2O3 NMs >Fe3O4 NMs >螯合铁肥(相同含铁量的Fe-EDTA)。其中主要机制包括以下三方面:(1)铁基NMs的缓释性及高表面活性使得其比Fe-EDTA具有更高的生物可利用性,γ-Fe2O3 NMs处理的大豆根、茎、叶中铁含量是等量Fe-EDTA处理的1.29、1.09、1.24倍;(2)10 mg·L-1 γ-Fe2O3 NMs、Fe3O4 NMs、Fe-EDTA处理下,大豆净光合速率与对照组相比分别增加了62.7%、41.5%、30.7%,铁基NMs对大豆叶片的蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度的促进效果也明显高于Fe-EDTA; (3)铁基NMs通过上调蔗糖转运相关基因(GmSWEET 15、GmSUT 2),提高了光合产物向根部的运输,增加大豆根冠比,促进根部养分(S、P、Ca、Mn、Cu)吸收。【结论】研究表明,叶面喷施纳米铁肥能够促进作物生长、蔗糖转运及养分吸收,且相对于传统铁肥其促进效果更为显著(P<0.05),这为铁基纳米肥在农业生产中的应用提供了理论依据。 |
英文摘要: |
1. 探明叶施不同化学形态铁基NMs对大豆生长的促进效果呈现γ-Fe2O3 NMs>Fe3O4 NMs>Fe-EDTA的趋势
2. 揭示叶施铁基NMs能够上调蔗糖转运蛋白相关基因,促进蔗糖从叶到根部的转运 |
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