综述：硒纳米颗粒对植物胁迫耐受性的影响：一项全面综述

时间：2026年2月2日

来源：Frontiers in Nanotechnology

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本综述系统探讨了硒纳米颗粒（SeNPs）作为新型纳米材料在提升作物抗逆性方面的潜力。文章指出，与传统硒形态相比，SeNPs具有更高生物利用度、更低毒性及更好稳定性，能通过调节氧化还原平衡（如增强SOD、CAT、GPx活性）、激活胁迫响应基因、强化细胞壁（如上调PAL、4CL等木质素合成基因）及诱导次生代谢物（如类黄酮、酚酸）合成等多重通路，有效缓解干旱、盐碱、重金属及病虫害等生物/非生物胁迫。未来需聚焦分子机制解析、田间应用策略优化及环境安全性评估，以推动其可持续农业应用。

引言

全球人口持续增长对粮食生产提出更高需求，而耕地缩减、土壤退化及气候变化等因素加剧了作物减产压力。纳米技术作为农业绿色革命的新兴工具，通过纳米颗粒（NPs）的独特物理化学性质（如尺寸小于100纳米），可穿透植物细胞壁（5-20纳米孔径），实现养分高效递送。硒纳米颗粒（SeNPs）因其高生物利用度和低毒性，在促进作物生长、增强抗逆性方面展现出显著优势。

硒的形态与土壤化学

土壤中的硒以硒酸盐（SeO₄^2-）、亚硒酸盐（SeO₃^2-）、元素硒（Se⁰）和硒化物（Se^2-）等形式存在，其生物有效性受pH值、氧化还原条件及微生物转化影响。硒酸盐易被植物吸收，而亚硒酸盐在酸性土壤中更稳定。微生物介导的硒形态转化是调控土壤硒循环的关键环节。

硒在植物中的代谢与功能

植物通过硫酸盐转运蛋白吸收硒酸盐，通过磷酸盐转运蛋白吸收亚硒酸盐。硒在体内经同化途径转化为硒代半胱氨酸（SeCys）和硒代蛋氨酸（SeMet），并整合至蛋白质中。适量硒可增强光合作用、激活抗氧化酶（如SOD、CAT、APX、GPx），并通过调节激素信号（如ABA、JA）和渗透物质（如脯氨酸）积累提升抗逆性。但过量硒会引发毒性，抑制生长。

硒纳米颗粒的合成与应用

SeNPs的合成方法包括化学还原法（如抗坏血酸还原硒酸盐）、物理法（如激光烧蚀）及绿色合成法（利用植物提取物或微生物）。绿色合成的SeNPs具有更好生物相容性，尺寸多集中在40-100纳米。SeNPs通过上调胁迫响应基因（如DREB、NAC、WRKY转录因子），增强细胞壁木质化（PAL、COMT基因表达），并促进次生代谢物（如辣椒素、挥发有机化合物）积累，从而提升作物品质和抗病性。

SeNPs对抗生物胁迫

SeNPs对病原菌（如稻瘟病菌、炭疽菌）和害虫（如蚜虫、切根虫）具有直接抑制作用，机制包括诱导活性氧（ROS）爆发、破坏病原体细胞膜及抑制能量代谢。同时，SeNPs可激活植物系统抗性，上调病程相关蛋白（PR1、PR2）和防御酶（β-1,3-葡聚糖酶）表达。例如，Trichoderma合成的SeNPs在100毫克/升浓度下对斜纹夜蛾幼虫致死率达显著水平。

SeNPs缓解非生物胁迫

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冷胁迫：SeNPs通过保护叶绿体结构、提升光合速率及抗氧化酶活性，减轻低温对辣椒、罗勒等作物的损伤。
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热胁迫：在黄瓜和小麦中，SeNPs（10毫克/升）维持膜稳定性、改善水分利用效率，缓解高温与干旱复合胁迫。
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干旱胁迫：SeNPs作为种子引发剂可提升番茄发芽率，通过促进根系发育、渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）积累及ABA信号通路增强耐旱性。
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盐胁迫：SeNPs调控离子转运蛋白（如NHX、AKT1），减少钠离子（Na⁺）吸收并促进钾离子（K⁺）稳态，同时激活脯氨酸合成基因（P5CS）以维持渗透平衡。
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重金属胁迫：SeNPs通过螯合镉（Cd）、铅（Pb）等金属离子，上调植物螯合素合成酶（PCS）基因，并增强抗氧化防御，降低水稻、白菜等作物的金属毒害。