掺杂氧化铈纳米颗粒介导的种子引发提升油菜耐寒性机理

续绅; 吴懿鑫; 李宏卓; 高岩

文章摘要

续绅,吴懿鑫,李宏卓,高岩.掺杂氧化铈纳米颗粒介导的种子引发提升油菜耐寒性机理[J].农业环境科学学报,2026,45(2):319-328.

掺杂氧化铈纳米颗粒介导的种子引发提升油菜耐寒性机理

Mechanisms of doped nanoceria seed priming enhanced cold tolerance in rapeseed

投稿时间：2025-04-14 修订日期：2025-06-09

DOI：10.11654/jaes.2025-0351

中文关键词: 油菜纳米引发低温胁迫植物激素胁迫记忆

英文关键词: rapeseed(Brassica napus L.) nano-priming cold stress plant hormones stress memory

基金项目:江苏省农业科技自主创新基金项目（CX（23）1033）；江苏省重点研发计划（现代农业）项目（BE2023312）；江苏省农业科学院资环所青年联合创新项目（ZCX〔2022〕12）

作者	单位	E-mail
续绅	江苏省农业科学院农业资源与环境研究所, 南京 210014 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室, 南京 210014 江苏大学环境与安全工程学院, 江苏镇江 212013
吴懿鑫	江苏省农业科学院农业资源与环境研究所, 南京 210014 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室, 南京 210014
李宏卓	江苏省农业科学院农业资源与环境研究所, 南京 210014 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室, 南京 210014 南京林业大学南方现代林业协同创新中心, 南京 210037
高岩	江苏省农业科学院农业资源与环境研究所, 南京 210014 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室, 南京 210014 江苏大学环境与安全工程学院, 江苏镇江 212013	ygao@jaas.ac.cn

摘要点击次数: 574

全文下载次数: 382

中文摘要:

为探究纳米引发技术在增强作物低温耐性中的应用潜力，本研究制备出两种掺杂氧化铈纳米颗粒：掺锰氧化铈纳米颗粒（Mn-CeO₂ NPs）和氧化锌掺杂氧化铈纳米颗粒（ZnO-CeO₂ NPs），以低温敏感型油菜品种宁杂158为对象，探究二者对油菜种子低温萌发的调控效应及生理机制。结果表明，在低温处理下，油菜种子发芽势和发芽指数分别降低18.5%和46.2%，Mn-CeO₂ NPs引发对低温条件下油菜种子萌发特性均无显著影响，而ZnO-CeO₂ NPs引发显著提升了种子的发芽势（提高26.9%）、发芽指数（提高11.1%）及活力指数（从760.2增加至788.1）。ZnO-CeO₂ NPs引发主要通过两种途径增强油菜种子低温耐性：ZnO-CeO₂ NPs引发通过显著提高种子中β-淀粉酶活性（提高31.2%），促进了贮藏淀粉的降解，使可溶性糖含量增加26.5%，为种子提供渗透保护与能量底物；激素代谢组学分析显示，ZnO-CeO₂ NPs引发显著提升了低温胁迫下种子中赤霉素4（增加133.6%）和水杨酸（增加97.8%）的含量，两种激素通过协同作用打破生理休眠并启动系统抗性，从而增强了油菜低温耐性。

英文摘要:

To investigate the potential of nano-priming technology in enhancing crop cold tolerance, we prepared two doped cerium oxide nanoparticles：manganese-doped cerium oxide nanoparticles（Mn-CeO₂ NPs）and zinc oxide-doped cerium oxide nanoparticles（ZnOCeO₂ NPs）. The regulatory effects and physiological mechanisms of the two materials on the germination of the cold-sensitive rapeseed variety Ningza 158 under cold stress were explored. Results showed that low temperature reduced germination potential and germination index by 18.5% and 46.2%, respectively. Mn-CeO₂ NPs priming showed no significant effects on the germination characteristics of rapeseed seeds under low-temperature conditions. However, ZnO-CeO₂ NPs priming significantly improved germination potential （increased by 26.9%）, germination index（increased by 11.1%）, and vigor index（from 760.2 to 788.1）. ZnO-CeO₂ NPs enhance the cold tolerance of rapeseed seeds primarily through two pathways：ZnO-CeO₂ NPs significantly increased the activity of β-amylase in seeds by 31.2%, promoting the degradation of stored starch and increasing soluble sugar content by 26.5%, providing osmotic protection and energy substrates for the seeds; Hormone metabolomics analysis showed that ZnO-CeO₂ NPs significantly improved the levels of gibberellin 4 （increased by 133.6%）and salicylic acid（increased by 97.8%）in seeds under cold stress. These two hormones, through synergistic effects, respectively break physiological dormancy and initiate systemic resistance, enhancing the cold tolerance of rapeseed.

HTML 查看全文查看/发表评论下载PDF阅读器