氧化铈纳米颗粒调节马铃薯在盐胁迫下的形态、生理生化特性、酶活性、抗氧化能力以及氧化应激响应

《Potato Research》：Cerium Oxide Nanoparticles Modulate the Morpho-Physio-Biochemical, Enzymatic Antioxidants and Oxidative Stress Response of Potato under Salt Stress

　　

摘要

土壤盐碱化对马铃薯作物构成了严重威胁，尤其是在干旱和半干旱地区。本研究探讨了在非盐碱化和盐碱化条件下，以0、10、20和40毫克/升（mg L^?1）的不同浓度对马铃薯植株进行叶面施用氧化铈纳米颗粒（CeO₂-NPs）对植株生长、生物化学和生理反应的影响。盐碱处理包括对照组、中度盐胁迫（MSS）= 75毫摩尔/升（mM）和重度盐胁迫（SSS）= 150毫摩尔/升（mM）的NaCl盐度。结果表明，MSS和SSS均显著影响了植株的表现。然而，施用40毫克/升的CeO₂-NPs显著增强了马铃薯植株的生长、生物量、生理特性和光合作用能力。盐胁迫的严重程度与活性氧（ROS）的生成增加有关。然而，与无处理的对照组相比，施用40毫克/升的CeO₂-NPs后，可溶性糖（增加了47.35%）、可溶性蛋白质（增加了23.34%），同时脯氨酸积累（减少了22.13%）、H₂O₂含量（减少了14.67%）、O₂^?含量（减少了32.12%）、MDA含量（减少了33.38%）和Na⁺离子浓度（减少了35.95%）。此外，这种最佳的纳米颗粒处理还提高了关键酶的活性，包括蔗糖酶活性（增加了27.79%）、谷氨酰胺合成酶（增加了82.10%）、蔗糖磷酸合成酶（增加了33.26%）、蔗糖合成酶活性（增加了51.33%）和淀粉分支酶（增加了49.35%）。主成分分析（PCA）和热图分析揭示了所测量性状之间的显著相互关系，强调了它们在决定作物耐盐能力方面的共同作用。总之，以最佳浓度进行叶面施用CeO₂-NPs是提高马铃薯植株耐盐性的有效方法。