[1]周诗意,刘乃新,陈百翠,等.纳米二氧化钛引发对盐胁迫下水稻种子萌发的影响[J].江苏农业科学,2025,53(11):73-79.
　Zhou Shiyi,et al.Impacts of nanoTiO2 on germination of rice seeds under salt stress[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2025,53(11):73-79.
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纳米二氧化钛引发对盐胁迫下水稻种子萌发的影响()

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第53卷
期数:
2025年第11期
页码:
73-79
栏目:
遗传育种与耕作栽培
出版日期:
2025-06-05

文章信息/Info

Title:
Impacts of nanoTiO2 on germination of rice seeds under salt stress
作者:
周诗意1; 刘乃新1; 陈百翠2; 李承欣2; 于清涛2; 宁上轩1; 卜凡珊2
1.黑龙江大学现代农业与生态环境学院，黑龙江哈尔滨 150080； 2.哈尔滨市农业科学院，黑龙江哈尔滨 150029
Author(s):
Zhou Shiyi ; et al
关键词:
水稻; 纳米二氧化钛; 引发; 盐胁迫; 种子萌发
Keywords:
-
分类号:
S511.01
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
水稻是全球广泛种植的粮食作物，而盐胁迫是影响水稻生长和产量的主要非生物胁迫之一。为探究纳米二氧化钛(TiO2-NPs)对盐胁迫条件下水稻种子萌发及生理特性的影响，以黑稻为试验材料，通过不同浓度TiO2-NPs(0、25、50、100 mg/L)进行种子引发处理，并在 150 mmol/L氯化钠(NaCl)胁迫环境下，观察水稻种子萌发和生理特性的变化规律。结果表明，NaCl刺激的盐胁迫使水稻种子的萌发受到显著影响。与对照组相比，盐胁迫组下黑稻的发芽率、发芽势和发芽指数均显著下降，平均发芽时间显著提高(P<0.05)；TiO2-NPs引发能有效缓解盐胁迫，与对照相比，盐胁迫组下50 mg/L TiO2-NPs引发的水稻种子发芽率、发芽势和发芽指数分别提升了25.01%、70.50%、5329%，平均发芽时间较盐胁迫处理缩短了3.87%，提高了可溶性糖、可溶性淀粉含量和抗氧化酶SOD、POD活性以及内源激素IAA含量，降低了MDA含量及CAT活性、可溶性蛋白含量、GA3和ABA含量。表明，TiO2-NPs引发可以有效缓解盐胁迫，促进黑稻萌发，通过增强抗氧化酶活性来抑制脂质过氧化产物的过度积累，提高水稻对NaCl的耐受能力。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］Xiong L，Zhu J K. Molecular and genetic aspects of plant responses to osmotic stress［J］. Plant，Cell & Environment，2002，25(2)：131-139.
［2］Shafi M，Bakht J，Hassan M J，et al. Effect of cadmium and salinity stresses on growth and antioxidant enzyme activities of wheat(Triticum aestivum L.)［J］. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2009，82(6)：772-776.
［3］Johnson R，Puthur J T. Seed priming as a cost effective technique for developing plants with cross tolerance to salinity stress［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2021，162：247-257.
［4］黄洁，白志刚，钟楚，等. 水稻耐盐生理及分子调节机制［J］. 核农学报，2020，34(6)：1359-1367.
［5］Panta S，Flowers T，Lane P，et al. Halophyte agriculture：success stories［J］. Environmental and Experimental Botany，2014，107：71-83.
［6］Zhu J K. Abiotic stress signaling and responses in plants［J］. Cell，2016，167(2)：313-324.
［7］Qin H，Li Y X，Huang R F. Advances and challenges in the breeding of salt-tolerant rice［J］. International Journal of Molecular Sciences，2020，21(21)：8385.
［8］陈新，张宗文，吴斌. 裸燕麦萌发期耐盐性综合评价与耐盐种质筛选［J］. 中国农业科学，2014，47(10)：2038-2046.
［9］林程. 锌铁螯合物引发对杂交水稻种子活力和低温、淹水及其复合逆境抗性调控的研究［D］. 杭州：浙江大学，2021：9-11.
［10］刘阳，袁会珠，闫晓静，等. 种子引发与引发种子药剂处理研究进展［J］. 种子，2024，43(1)：76-83.
［11］Fraceto L F，Grillo R，de Medeiros G A，et al. Nanotechnology in agriculture：which innovation potential does it have？［J］. Frontiers in Environmental Science，2016，4：20.
［12］Maghsoodi M R，Lajayer B A，Hatami M，et al. Challenges and opportunities of nanotechnology in plant-soil mediated systems：beneficial role，phytotoxicity，and phytoextraction［M］. Amsterdam：Elsevier，2019：379-404.
［13］康召，赵丽娟. 纳米种子处理技术：提高作物气候韧性的有效途径［J］. 中国生态农业学报，2024，32(5)：745-754.
［14］Lahiani M H，Chen J H，Irin F，et al. Interaction of carbon nanohorns with plants：uptake and biological effects［J］. Carbon，2015，81：607-619.
［15］Tiwari D K，Dasgupta-Schubert N，Villaseor Cendejas L M，et al. Interfacing carbon nanotubes(CNT)with plants：enhancement of growth，water and ionic nutrient uptake in maize(Zea mays)and implications for nanoagriculture［J］. Applied Nanoscience，2014，4(5)：577-591.
［16］Rao D P，Srivastava A. Enhancement of seed germination and plant growth of wheat，maize，peanut and garlic using multiwalled carbon nanotubes［J］. European Chemical Bulletin，2014，3：502-504.
［17］Lahiani M H，Dervishi E，Chen J H，et al. Impact of carbon nanotube exposure to seeds of valuable crops［J］. ACS Applied Materials & Interfaces，2013，5(16)：7965-7973.
［18］Singh P，Singh R，Borthakur A，et al. Effect of nanoscale TiO2-activated carbon composite on Solanum lycopersicum(L.)and Vigna radiata(L.)seeds germination［J］. Energy，Ecology and Environment，2016，1(3)：131-140.
［19］郭莉，王丹军，王晓涧，等. 纳米TiO2对豌豆萌发及生长的影响［J］. 安徽农业科学，2007，35(18)：5352-5353，5355.
［20］苏爱华，林匡飞，张卫，等. 纳米TiO2对油菜种子发芽与幼苗生长的影响［J］. 农业环境科学学报，2009，28(2)：316-320.
［21］陆长梅，张超英，温俊强，等. 纳米材料促进大豆萌芽、生长的影响及其机理研究［J］. 大豆科学，2002，21(3)：168-171，241.
［22］卢志霞，谭春林，陈惠萍. AQPs、NO调节水稻种子萌发过程淀粉降解的研究［J］. 热带作物学报，2024，45(5)：955-963.
［23］李振华. 外源生长素和赤霉素信号调控烟草种子休眠与萌发的机理［D］. 北京：中国农业大学，2017：21.
［24］顾莹. 基于低场核磁共振的6-苄基腺嘌呤对盐胁迫下大豆种子萌发影响［D］. 沈阳：沈阳农业大学，2023：12-13.
［25］张晓玲. TiO2 NPs和ZnO NPs提高油菜耐盐性的应用研究［D］. 武汉：华中农业大学，2023：16.
［26］李合生. 植物生理生化实验原理和技术［M］. 北京：高等教育出版社，2000：182-184.
［27］刘丽芬. 不同早稻和中稻品种成熟期穗萌的差异及调控［D］. 武汉：华中农业大学，2023：8.
［28］Clegg K M. The application of the anthrone reagent to the estimation of starch in cereals［J］. Journal of the Science of Food and Agriculture，1956，7(1)：40-44.
［29］Viles F J Jr，Silverman L. Determination of starch and cellulose with anthrone［J］. Analytical Chemistry，1949，21(8)：950-953.
［30］邹琦. 植物生理学实验指导［M］. 北京：中国农业出版社，2000.
［31］王学奎，黄见良. 植物生理生化实验原理与技术［M］. 3版.北京：高等教育出版社，2015.
［32］Bybordi A. Effects of salinity on yield and component characters in canola(Brassica napus L.)cultivars［J］. Notulae Scientia Biologicae，2010，2(1)：81-83.
［33］Fahad S，Bajwa A A，Nazir U，et al. Crop production under drought and heat stress：plant responses and management options［J］. Frontiers in Plant Science，2017，8：1147.
［34］Khan M N，Zhang J，Luo T，et al. Seed priming with melatonin coping drought stress in rapeseed by regulating reactive oxygen species detoxification：antioxidant defense system，osmotic adjustment，stomatal traits and chloroplast ultrastructure perseveration［J］. Industrial Crops and Products，2019，140：111597.
［35］Considine M J，Sandalio L M，Foyer C H. Unravelling how plants benefit from ROS and NO reactions，while resisting oxidative stress［J］. Annals of Botany，2015，116(4)：469-473.
［36］Dietz K J，Turkan I，Krieger-Liszkay A. Redox-and reactive oxygen species-dependent signaling into and out of the photosynthesizing chloroplast［J］. Plant Physiology，2016，171(3)：1541-1550.
［37］Mignolet-Spruyt L，Xu E J，Idnheimo N，et al. Spreading the news：subcellular and organellar reactive oxygen species production and signalling［J］. Journal of Experimental Botany，2016，67(13)：3831-3844.
［38］贾利霞，齐艳华. 生长素代谢、运输及信号转导调控水稻粒型研究进展［J］. 植物学报，2022，57(3)：263-275.
［39］Huang L，Hong Y B，Zhang H J，et al. Rice NAC transcription factor ONAC095 plays opposite roles in drought and cold stress tolerance［J］. BMC Plant Biology，2016，16(1)：203.
［40］王锦文，边才苗，陈珍. 铅、镉胁迫对水稻种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响［J］. 江苏农业科学，2009，37(4)：77-79.
［41］El-Hendawy S，Elshafei A，Al-Suhaibani N，et al. Assessment of the salt tolerance of wheat genotypes during the germination stage based on germination ability parameters and associated SSR markers［J］. Journal of Plant Interactions，2019，14(1)：151-163.
［42］Rossi L，Zhang W L，Lombardini L，et al. The impact of cerium oxide nanoparticles on the salt stress responses of Brassica napus L.［J］. Environmental Pollution，2016，219：28-36.
［43］Hassanpouraghdam M B，Vojodi Mehrabani L，Bonabian Z，et al. Foliar application of cerium oxide-salicylic acid nanoparticles(CeO2：SA nanoparticles)influences the growth and physiological responses of Portulaca oleracea L.under salinity［J］. International Journal of Molecular Sciences，2022，23(9)：5093.
［44］Bewley J D，Bradford K J，et al. Seeds：physiology of development，germination and dormancy［M］. 3rd edition.New York：Springer，2012：85-131.
［45］吴凤雪. 亚精胺与纳米二氧化钛浸种对玉米幼苗生长及镉积累的影响［D］. 哈尔滨：东北农业大学，2023：47-48.
［46］Zhao H Z，Yang H Q. Exogenous polyamines alleviate the lipid peroxidation induced by cadmium chloride stress in Malus hupehensis Rehd［J］. Scientia Horticulturae，2008，116(4)：442-447.
［47］Konate A，He X，Zhang Z Y，et al. Magnetic(Fe3O4)nanoparticles reduce heavy metals uptake and mitigate their toxicity in wheat seedling［J］. Sustainability，2017，9(5)：790.
［48］吴碧莹，朱利中. 纳米二氧化钛在水稻中的传输与生物效应［C］//中国化学会环境化学专业委员会，中国仪器仪表学会原子光谱专业委员会.全国环境纳米技术及生物效应学术研讨会摘要集，厦门，2016.
［49］Kucera B，Cohn M A，Leubner-Metzger G. Plant hormone interactions during seed dormancy release and germination［J］. Seed Science Research，2005，15(4)：281-307.
［50］Zhang J，Peer W A. Auxin homeostasis：the DAO of catabolism［J］. Journal of Experimental Botany，2017，68(12)：3145-3154.
［51］Shu K，Liu X D，Xie Q，et al. Two faces of one seed：hormonal regulation of dormancy and germination［J］. Molecular Plant，2016，9(1)：34-45.
［52］Yu Z P，Duan X B，Luo L，et al. How plant hormones mediate salt stress responses［J］. Trends in Plant Science，2020，25(11)：1117-1130.
［53］Jia Z C，Zhao B B，Liu S A，et al. Embryo transcriptome and miRNA analyses reveal the regulatory network of seed dormancy in Ginkgo biloba［J］. Tree Physiology，2021，41(4)：571-588.
［54］Wang Y M，Wang L J，Yao B，et al. Changes in ABA，IAA，GA3，and ZR levels during seed dormancy release in Idesia polycarpa maxim from Jiyuan［J］. Polish Journal of Environmental Studies，2018，27(4)：1833-1839.
［55］White C N，Proebsting W M，Hedden P，et al. Gibberellins and seed development in maize.I. Evidence that gibberellin/abscisic acid balance governs germination versus maturation pathways［J］. Plant Physiology，2000，122(4)：1081-1088.

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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2024-05-17
基金项目：黑龙江省博士后科学基金(编号：LBH-Z22245)；哈尔滨科技研究(高校合作)项目(编号：GJ2021TZ002007)；黑龙江省高校基本科研项目(编号：2020-KYYWF-1028)；中央地方科技发展领导项目(编号：ZY2022A-HRB-02)。
作者简介：周诗意(1999—)，女，四川广安人，硕士研究生，从事植物营养研究。E-mail：2931963881@qq.com。
通信作者：刘乃新，博士，副研究员，硕士生导师，从事植物营养研究。E-mail：2003107@hju. edu.cn。
更新日期/Last Update: 2025-06-05