纳米壳聚糖负载迷迭香精油缓解盐胁迫对生菜生理生化损伤的机制研究

推荐：本研究针对盐胁迫抑制生菜生长的农业难题，创新性采用纳米壳聚糖负载迷迭香精油(REO-CSNPs)进行叶面喷施。结果表明500 ppm REO-CSNPs能显著提升生物量、光合色素含量及抗氧化酶(SOD/CAT/POX)活性，降低MDA和H2O2水平，为开发新型纳米生物刺激剂提供理论依据。

　　

盐胁迫是制约全球农业生产的重要非生物胁迫因素，可导致作物生长受阻、产量下降。作为世界范围内广泛种植的叶用蔬菜，生菜(Lactuca sativa L.)因其对盐分高度敏感的特性，当土壤电导率(EC)超过1.3-2.0 dS/m时即出现显著减产。盐胁迫通过诱导渗透失衡、离子毒性和氧化应激等多重机制破坏植物生理功能，其中活性氧(ROS)爆发导致的膜脂过氧化是造成细胞损伤的关键因素。传统化学改良剂存在环境风险，而植物精油虽具生物活性却易挥发降解，这促使研究人员探索新型递送系统。

针对这一科学问题，伊朗马拉盖大学农业学院植物生产与遗传学系的研究团队创新性地将迷迭香精油(Rosmarinus officinalis essential oil, REO)封装于壳聚糖纳米粒(chitosan nanoparticles, CSNPs)中，开发出REO-CSNPs复合纳米制剂。通过温室控制实验系统评估了该制剂对盐胁迫下生菜生理生化特征的调控作用，相关成果发表在《Scientia Horticulturae》期刊。

研究采用水蒸馏法提取REO，通过离子凝胶法制备CSNPs及REO-CSNPs，通过TEM/SEM/DLS表征纳米颗粒特性。设置0/25/50 mM NaCl三个盐梯度，配合五种处理：蒸馏水对照、0.5% CSNPs、1000 ppm REO、500/1000 ppm REO-CSNPs。测定生长指标、营养元素、光合色素、渗透调节物质(脯氨酸/可溶性糖)、次生代谢物(酚类/黄酮)含量，并分析SOD/CAT/POX抗氧化酶活性和氧化损伤标志物(MDA/H₂O₂)水平。

3.1 形态特征

50 mM盐胁迫使根/叶鲜重分别降低23.1%/30.1%，而500 ppm REO-CSNPs处理使相应指标提升31.6%/39.3%。纳米载体与精油的协同效应显著优于单一组分。

3.2 营养吸收

REO-CSNPs₅₀₀使氮磷钾积累量分别提高113.4%/289.5%/162.7%，壳聚糖的正电荷特性促进离子交换，缓解Na⁺对K⁺的拮抗。

3.3 光合色素

叶绿素a/b在REO-CSNPs处理下增加91.8%/79.4%，类胡萝卜素提升60.7%，精油中的1,8-桉叶素可能保护叶绿体膜完整性。

3.4 渗透调节

脯氨酸和可溶性糖在50 mM盐+REO-CSNPs组达峰值，分别增加64.6%/117.9%，表明纳米系统增强渗透保护能力。

3.5 次生代谢

25 mM盐+REO-CSNPs使酚类/黄酮含量提升79.6%/95.9%，苯丙烷途径关键酶PAL活性可能被精油酚类成分激活。

3.6 抗氧化系统

SOD/CAT/POX活性最高提升184%/149%/46.2%，REO的camphor和α-pinene协同壳聚糖增强ROS清除能力。

3.7 氧化损伤

MDA和H₂O₂含量降低56.9%/69.5%，纳米载体控制释放特性延长了精油抗氧化组分的持续作用时间。

该研究证实REO-CSNPs通过三重机制缓解盐胁迫：(1)物理屏障作用：CSNPs减少Na⁺内流；(2)生化调控：REO激活抗氧化通路；(3)代谢重编程：协同增强渗透保护物质合成。相比传统叶面肥，该纳米制剂具有用量少(500 ppm即显效)、环境友好的优势，为开发"纳米-植物"复合生物刺激剂提供新思路。未来研究可结合转录组学深入解析其分子机制，并探索在番茄、小麦等作物上的普适性应用。这项成果对实现盐渍化农田可持续利用具有重要实践价值，也为纳米农业技术发展开辟了新方向。