硫纳米颗粒通过调控硫转运与营养稳态协同提升西瓜生长及果实品质的机制研究

本研究首次系统揭示了硫纳米颗粒(S NPs)通过协同激活硫转运通路(304.1倍上调ClTUA基因)和系统重编程营养稳态网络，在西瓜(Citrullus lanatus)中实现优于传统硫肥的农业性能。200 mg/L S NPs(SN2)显著提升叶绿素含量(24.94%)、叶面积(59.43%)及生物量(地上部29.06%/地下部45.05%)，并通过优化Fe(63.2%)、Ca(126.2%)、P(54.2%)吸收和碳水化合物代谢使果实糖度提高11.90%。FTIR和XRD证实20-30 nm S NPs具有独特的表面化学特性与生物利用度。

　　

研究亮点

• 首次揭示纳米材料对硫转运机制的基因级调控作用(ClTUA基因上调304.1倍)

• 建立"纳米颗粒-营养网络-作物品质"的跨尺度作用模型

硫纳米颗粒的理化表征

透射电镜(TEM)显示直径20-30 nm的球形硫纳米颗粒(S NPs)具有均匀的尺寸分布(图1a)。傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)分析证实，与传统硫粉相比，S NPs表面化学性质改变且反应活性增强，这种独特的纳米特性使其生物利用度显著提升。

促进植物生长与生物量积累

SN2处理组(200 mg/L S NPs)展现出惊人的生长促进效应：叶绿素含量提升24.9%，叶面积扩大59.4%，就像给西瓜安装了"光合作用加速器"。更令人振奋的是，植株通过改变源-库关系实现生物量飞跃，地上部和地下部鲜重分别增加29.06%和45.05%，仿佛启动了"生长涡轮增压"模式。

结论

本研究解密了200 mg/L硫纳米颗粒(S NPs)通过"双引擎"驱动机制提升西瓜生产：一方面作为高效硫载体使组织硫积累提高28.8%，另一方面作为纳米信号分子激活全基因组水平的营养调控网络。这种"纳米营养协同效应"为可持续农业提供了创新解决方案。