近日，湘湖实验室与浙江大学等单位联合在国际知名期刊《Science of the Total Environment》发表了题为“Modulation of rhizosphere microbial community and metabolites by bio-functionalized nanoscale silicon oxide alleviates cadmium-induced phytotoxicity in bayberry plants”的研究论文，报道了利用黄杆菌（Chryseobacterium sp. RTN3）合成生物功能化纳米氧化硅（Bio-SiNPs）减轻镉诱导杨梅植物毒性的潜力，为提高植物抗重金属胁迫能力提供了一种新的途径。
由于工业活动和废物处理不当，镉等重金属残留对土壤造成了严重的污染。镉因其高毒性及其在植物中的富集能力，对人类和动物的健康构成重大风险。减轻植物镉毒性主要采用化学手段，但这可能进一步损害环境安全。因此，迫切需要可持续和环境友好的解决办法。
图1. 生物功能化纳米氧化硅材料的合成和利用
杨梅因其经济效益佳、营养价值高而深受广大消费者和种植户喜爱。为减轻镉对杨梅的毒性，本研究利用黄杆菌菌株RTN3合成纳米氧化硅，并通过多种技术对纳米颗粒进行了分析，以确定其物理化学性质，确保其在农业环境中的应用适用性。通过比较相同镉胁迫条件下，Bio-SiNPs处理与对照组的效果，发现Bio-SiNPs处理可通过提高杨梅植株光合活性、增加抗氧化活性、调节植物激素并提高微生物群落的恢复力，从而增强杨梅对镉胁迫的抗性。
图2. Bio-SiNPs减轻杨梅Cd毒性的相互作用机制模式图
本研究结果表明Bio-SiNPs作为化学处理的替代方案，可以增强受污染土壤中杨梅等作物抵抗和适应不利环境条件的内在能力，从而提高作物抗逆性和产量，减少植物可食用部分对镉的吸收，促进更安全的农产品生产。
湘湖实验室为第一通讯单位，湘湖实验室生物技术研究院戚行江研究员和浙江大学李斌教授为共同通讯作者，湘湖实验室博士后Temoor Ahmed为该论文第一作者。该研究得到浙江省尖兵领雁项目、湘湖实验室专项重点项目、省三农九方等项目的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173068
