多组学技术解析纳米材料提高作物的气候韧性及机制研究--仪器信息网3i讲堂

多组学技术解析纳米材料提高作物的气候韧性及机制研究

全球气候变化下，作物将愈加频繁地暴露于各种逆境，造成作物减产。提高作物自身对非生物逆境耐性和病虫害抗性，是减少产量损失的关键。本研究提出了一个科学假设：利用活性氧这一在胁迫和免疫反应中均起到关键作用的信号分子对植物进行预刺激，可通过激发植物广泛的防御和免疫通路，促使代谢和转录的重编程，产生胁迫记忆，从而增强植物未来对非生物逆境和（或）生物逆境的抗性。利用能够催化活性氧产生的纳米银作为纳米刺激剂，对水稻这一重要主粮作物进行胁迫训练。结果表明，三种胁迫训练方式（浸种、叶喷、浸种+叶喷训练）均可显著提高水稻幼苗对稻瘟病的抗性，以浸种+叶喷为最佳，病斑面积减少82%-83%。组学分析表明，纳米银诱导水杨酸等信号分子的上调，激活荷尔蒙、钙信号、MAPK相关的信号通路，调控抗病、抗逆相关基因，促使抗性提高。本研究提出了一条基于纳米生物技术的提高作物逆境韧性的新策略。