吴洪洪课题组在氧化铈纳米颗粒提高油菜耐盐性研究中取得新进展

　　

南湖新闻网讯（通讯员 李燕辉）近期，我校植物科学技术学院吴洪洪教授课题组在国际学术期刊Environmental Science: Nano上发表了题为“CeO2 nanoparticles modulate Cu-Zn superoxide dismutase and lipoxygenase-IV isozyme activities to alleviate membrane oxidative damage to improve rapeseed salt tolerance”的研究论文，从氧化铈纳米颗粒调控SOD（超氧化物歧化酶）和LOX（脂氧合酶）同工酶活性角度报道了其提高油菜耐盐能力的可能机理。

土壤盐碱化是全球普遍性的环境问题。油菜是世界广泛栽培的油料作物之一，盐胁迫严重限制了其生长发育与产量形成。氧化铈纳米颗粒作为具有良好活性氧清除能力的一类纳米材料，在作物耐盐中具有巨大的应用潜力。然而，关于叶面喷施氧化铈纳米颗粒提升油菜耐盐能力的具体机理仍有许多不明之处。

图1. 氧化铈纳米颗粒增强了盐胁迫下油菜叶片Cu-Zn SOD同工酶活性

在此研究中，研究人员合成了聚丙烯酸修饰的低Ce3+/Ce4+掺杂比率的氧化铈纳米颗粒（PNC）。通过叶面喷施PNC，显著改善了盐胁迫（200 mM NaCl）12天后油菜幼苗的生长状况，表现为PNC提升了盐胁迫12天后油菜幼苗生物量、叶片叶绿素含量以及叶面积，同时增强了叶片光合能力。进一步的研究发现，盐胁迫下，除了直接清除活性氧之外，叶面喷施PNC还主要通过调控Cu-Zn SOD同工酶活性来降低了油菜幼苗活性氧含量，以缓解油菜叶片氧化损伤（图1）。此外，脂氧合酶（LOX）是参与植物细胞膜脂过氧化的一个重要的酶。植物在遭受逆境胁迫后，催化多不饱和脂肪酸加氧的脂氧合酶被激活，从而加速了细胞膜脂过氧化。研究发现，PNC降低了盐胁迫下油菜叶片的LOX以及LOX-IV同工酶活性，并下调了两个与LOX相关的基因表达量（LOX2和LOX3）。这些结果证明了PNC通过调控Cu-Zn SOD及LOX-IV活性来缓解油菜细胞膜脂过氧化程度，从而提升其耐盐性。

图2. PNC降低了盐胁迫下油菜叶片LOX-IV同工酶活性

我校植物科学技术学院硕士毕业生李燕辉为该论文第一作者，植物科学技术学院吴洪洪教授为本文通讯作者，李召虎教授参与了指导。本研究得到国家自然科学基金委项目，华中农业大学高层次人才引进经费、校自主基金优秀人才培育项目和华中农业大学-中国农业科学院深圳农业基因组研究所合作基金等项目资助。

审核人：吴洪洪

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2022/EN/D1EN00845E