在当前农业科技迅猛发展的大环境下，纳米技术作为一种新兴的力量，正在助力农业实现更加可持续的发展模式。特别是在作物生长促进和品质提升领域，纳米氧化锌颗粒（ZnO NPs）展示出了其独特的潜力。对于茶树而言，光合作用不仅是其生长的基础，也是决定茶叶品质的关键环节之一；而叶际微生物则对茶树的生长状况和整体健康起到辅助作用。不过，目前关于ZnO NPs如何具体影响茶树的光合作用效率、新梢的生长发育以及叶际微生物群落的动态变化等方面的知识仍然不够全面。
近期，青岛农业大学园艺学院范凯/王玉团队与山东省农业科学院茶叶研究所丁兆堂团队合作在Journal of Nanobiotechnology（中科院1区Top，IF = 10.6）上在线发表题为 “ZnO nanoparticles: improving photosynthesis, shoot development, and phyllosphere microbiome composition in tea plants” 的研究论文，揭示了ZnO NPs对茶树光合作用和新梢发育的积极影响，并且对茶树叶际附生微生物群落和叶际内生微生物群落起到了一定的改善作用。 该研究通过评估ZnO纳米颗粒（NPs）处理后茶树的光合生理指标及其新梢萌发情况，揭示了ZnO NPs能够增强茶树的光合作用效率，并促进新梢的生长。进一步的研究显示，在ZnO NPs的作用下，茶树叶内的RubisCO等重要光合酶及叶绿素水平明显提升，同时改善了叶绿素的荧光参数。 更深入的研究表明，在ZnO NPs的影响下，与光合作用天线蛋白（Photosynthesis - antenna proteins）相关的基因表达量上升，特别是LHC（包括Lhca2、Lhca4、Lhca5、Lhcb1、Lhcb2、Lhcb3和Lhcb6）家族成员。此外，与光合作用密切相关的淀粉和蔗糖代谢途径中的几个关键代谢产物如蔗糖、D-葡萄糖-6P、D-果糖-6P和D-葡萄糖-6P的含量也显著增加。WGCNA和O2PLS分析方法支持了这些结果。此外，在不同浓度的ZnO NPs处理下，茶树内部的生长激素水平上升，这可能是促进新梢发展的内在因素。研究还指出，ZnO NPs改变了茶树叶和新梢中的矿物质组成，其中叶片中的锌、钼和铜含量增加，而新梢中的硒和铁含量在较低浓度下有所提升。 此外，研究发现ZnO NPs的应用还优化了茶树叶际附生和内生的微生物群落结构，使一些有益微生物成为优势物种，并且抑制了潜在的植物病原菌，这可能得益于ZnO NPs的抗菌性能。例如，ZnO NPs处理后，叶际芽孢杆菌成为了优势群体，这种微生物通过多种途径促进了植物生长和光合作用，并增强了植物对非生物逆境的抵抗能力。 此研究表明ZnO NPs在促进茶树健康生长方面具有潜力，并为纳米生物技术在农业领域的可持续发展以及提高农作物产量和质量的研究提供了科学支持。 青岛农业大学园艺学院2022级在读硕士研究生陈浩为论文的第一作者，青岛农业大学园艺学院青年教师范凯和山东省农业科学院茶叶研究所丁兆堂研究员为论文的通讯作者。该研究得到了山东省现代农业产业技术体系、青岛市科技惠民项目、山东省农科院创新工程、山东省农业良种工程项目的资助。
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