碳点促进作物种子萌发及生长的机制研究

刘振玲 李亚伟 杨涵越 刘晓飞 王传洗

摘要 [目的]研究碳点（CDs）对作物种子萌发及生长的影响。[方法]采用微宇宙培养系统，探究10 mg/L下CDs处理对菠菜（伏播611）种子发芽性能及幼苗生长的影响。[结果]在菠菜种子培植10 d后，CDs处理的菠菜种子萌发率为69.0%，显著高于对照组（46.0%，P<0.05）。CDs增加了菠菜幼苗的生物量，相对于对照组，鲜重提高30.1%，干重提高55.3%。CDs上调了菠菜种子的水通道蛋白基因表达，增加对水分的吸收，促进菠菜种子萌发及生长。[结论]CDs可以作为一种优良的纳米材料应用于现代农业发展中，特别是应用在作物种子的萌发及生长方面。

关键词 碳点;菠菜种子;萌发;幼苗生长;水通道蛋白基因

中图分类号 Q945  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）24-0001-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.001

Study on the Mechanism of Carbon Dots Promoting Crop Seed Germination and Growth

LIU Zhen-ling1，LI Ya-wei1，YANG Han-yue2 et al （1.Wuxi New Vision Environmental Protection Co.，Ltd.，Wuxi，Jiangsu 214135;2.Institute of Environmental Processes and Pollution Control，School of Environment and Civil Engineering，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu 214122）

Abstract [Objective]To study the effects of carbon dots （CDs） on the germination and growth of crop seeds.[Method]A microcosmic culture system was used to explore the effects of CDs （10 mg/L） on the germination performance and seedling growth of spinach （Fubo 611）.[Result]After the spinach seeds were cultivated for 10 days，the seeds germination rate treated with CDs was 69.0%，which was significantly higher than that of the control group （46.0%，P<0.05）.CDs increased the biomass of spinach seedlings relative to the control group （fresh and dry weight increased by 30.1% and 55.3%，respectively）.CDs up-regulated the aquaporin gene expression of spinach seeds，increased water absorption，and promoted the germination and growth of spinach seeds.[Conclusion]CDs can be used as excellent nanomaterials for developing modern agriculture，especially in the germination and growth of crop seeds.

Key words Carbon dot;Spinach seed;Germination;Seedling growth;Aquaporin gene

基金项目 中央高校基本科研业务费专项资金（JUSRP221023）。

作者简介 刘振玲（1981—），女，江苏徐州人，高级工程师，硕士，从事环境评估和治理研究。*通信作者，研究员，博士，博士生导师，从事环境功能材料研究。

收稿日期 2021-04-14

我國是一个农业大国，长期面临着人多地少、资源短缺、粮食不足的压力。农业生产过多依赖资源消耗，农业环境污染问题日益突出。因此，如何探索出一条高效、安全、资源节约、环境友好的可持续农业发展道路，是当前必须应对的重大挑战。近年来，以人工纳米材料（engineered nanomaterials，ENMs）生产的纳米化肥、纳米农药、纳米农业传感器等新颖纳米农业产品，在提高作物产量和品质、降低资源投入、减少农业环境污染等方面已经显现出巨大潜力[1-3]。已有研究表明，250  mg/kg CeO2 ENMs 在土壤中能够抑制……