钛掺杂碳量子点通过种子引发增强水稻耐盐性：生理与分子机制的多组学解析

《Food and Bioproducts Processing》：Titanium-doped carbon quantum dots enhance salt tolerance in rice through seed priming: A multi-omics analysis of physiological and molecular mechanisms

本文首次报道利用悬铃木落叶合成的钛掺杂碳量子点（Ti-CDs）作为纳米引发剂，通过多组学分析揭示其通过激活抗氧化酶系统（POD、SOD、CAT、APX）、调控关键基因（ANR、CHS）及代谢物（酚酸、黄酮）增强水稻耐盐性的新机制。该策略为作物抗逆栽培提供了安全高效的纳米技术解决方案。

　　

亮点

Ti-CDs纳米引发技术通过清除活性氧（ROS）和激活抗氧化防御系统，显著提升水稻种子在盐胁迫下的萌发率和幼苗活力。多组学分析揭示其通过上调花青素还原酶（ANR）和查尔酮合成酶（CHS）等关键基因，协同促进酚酸、生物碱和黄酮类代谢物的积累，从而系统增强水稻的耐盐能力。

讨论

土壤盐渍化对全球水稻生产的威胁日益严峻，亟需创新策略提升种子在盐胁迫下的萌发和成苗能力。本研究证实以悬铃木落叶为碳源合成的Ti-CDs可作为高效纳米引发剂，通过浸种处理显著增强水稻耐盐性。此外，基于HeLa和HepG2细胞的MTT毒性实验显示Ti-CDs生物相容性良好，为其农业应用提供安全性依据。

结论

以悬铃木落叶为可再生碳源，通过水热法合成的Ti-CDs建立了一种系统性增强水稻幼苗耐盐性的纳米引发策略。Ti-CDs展现出显著的ROS清除能力，快速激活防御途径并协调应激响应基因与代谢物的上调。整合转录组与代谢组分析表明，Ti-CDs处理通过重构苯丙烷代谢和黄酮生物合成通路，强化了水稻的氧化应激耐受性。