潘燦平：納米硒葉面提升茶樹植物品質(zhì)
近日，理學(xué)院農(nóng)藥創(chuàng)新研究中心潘燦平教授課題組在國(guó)際期刊Environmental Pollution上發(fā)表了納米硒葉面強(qiáng)化提升茶葉品質(zhì)和緩解農(nóng)藥脅迫的最新研究成果。該研究較系統(tǒng)地揭示了納米硒外源強(qiáng)化在提升茶葉抗非生物脅迫和品質(zhì)提升上的核心機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)納米硒在茶葉抵抗農(nóng)藥脅迫并提升品質(zhì)方面提供了理論支撐。
研究顯示，在作物上長(zhǎng)期使用農(nóng)藥可影響作物抗氧化系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味、作物抗逆性。在減輕農(nóng)藥脅迫方向，采取有效外源干預(yù)措施方面缺乏系統(tǒng)和有效的手段。在農(nóng)藥誘導(dǎo)的氧化脅迫下，納米硒等植物健康激活劑與茶品質(zhì)之間的關(guān)系尚缺少研究。該研究通過(guò)田間實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)多組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在茶園中長(zhǎng)期使用農(nóng)藥會(huì)使植株累積過(guò)量的活性氧，導(dǎo)致植物體內(nèi)氧化損傷并影響茶的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。而納米硒可激活作物抗氧化系統(tǒng)，使抗壞血酸-谷胱甘肽（ASA-GSH）循環(huán)中抗氧化酶含量和活性顯著提高，有助于最大程度降低農(nóng)藥的氧化損傷。硒的生物強(qiáng)化顯著提高了茶產(chǎn)品中蛋白質(zhì)、胡蘿卜素、茶多酚、兒茶素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和功能性物質(zhì)的積累。通過(guò)代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等研究發(fā)現(xiàn)， 納米硒可通過(guò)調(diào)節(jié)谷氨酰胺-谷氨酸循環(huán)（GS-GOGAT）誘導(dǎo)茶氨酸、谷氨酸、脯氨酸和精氨酸的產(chǎn)生。納米硒的外源補(bǔ)充可促進(jìn)茶樹的次生代謝，進(jìn)而增加茶葉中總酚和黃酮類化合物的生物合成。納米硒促進(jìn)了土壤中硒元素的吸收轉(zhuǎn)化， 生產(chǎn)的富硒茶中多種關(guān)鍵香氣成分有大幅度提升。
該研究得到國(guó)家科技部十三五重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)課題“茶產(chǎn)品質(zhì)量安全與健康評(píng)價(jià)及示范應(yīng)用”、廣西科技創(chuàng)新重大專項(xiàng)“富硒農(nóng)產(chǎn)品國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用示范”項(xiàng)目支持。該論文以中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院為第一完成單位,在讀李棟博士生為論文的第一作者,潘燦平教授為論文通訊作者。此前，潘燦平教授課題組在JAFC、ACS Sustainable Chem. Eng. 等期刊上發(fā)表了納米硒作為生物刺激素提升辣椒、芹菜等作物上植物健康及其誘導(dǎo)抗病蟲的機(jī)制研究。
據(jù)悉，潘燦平教授團(tuán)隊(duì)近年來(lái)研發(fā)了特定尺度的生物納米硒，并解決了產(chǎn)品穩(wěn)定性和生物有效性關(guān)鍵技術(shù)，集成了害蟲趨避與物理性誘的茶園應(yīng)用，可有效阻控農(nóng)藥等有機(jī)風(fēng)險(xiǎn)物和鎘等重金屬污染，并能顯著提升茶葉品質(zhì)。課題組申請(qǐng)了“殼聚糖功能化納米硒復(fù)合菌酶體系在提高茶葉品質(zhì)中的用途”等國(guó)家發(fā)明ZL。課題組研究了納米硒等作為植物健康激活劑提高谷胱甘肽過(guò)氧化物酶等活力的核心機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其可調(diào)控各種植物內(nèi)源激素合成與鈣等微量元素吸收，使植物產(chǎn)生誘導(dǎo)抗病性、使得植物茉莉酸等通路得到調(diào)控而合成更多抗氧化成分和趨避蟲害的萜烯類等物質(zhì)。通過(guò)田間示范表明，該項(xiàng)技術(shù)可顯著提高植株的光合作用和根系生長(zhǎng)，提高茶樹等作物的抗逆性，并誘導(dǎo)抗病蟲害；茶多酚、氨基酸等成分得到大幅度提升（提升50-80%以上）；茶葉產(chǎn)品的風(fēng)味香氣、耐泡性、抗氧化能力得到大幅度提升。使用生物納米硒等植物健康激活劑，集成昆蟲信息素“推-拉式”技術(shù)能夠有效防控茶葉上重要的葉蟬成蟲，已在全國(guó)30多個(gè)茶葉主產(chǎn)基地20多萬(wàn)畝開展了示范應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)在其他蔬菜水果、中藥材等作物上開展了驗(yàn)證，具有廣闊的市場(chǎng)前景，可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。該成果集成植物健康激活劑和昆蟲信息素等手段，作物健康管理在茶葉等農(nóng)產(chǎn)品和食品提質(zhì)增效、農(nóng)藥減量和替代使用中具有廣闊的前景，適合有機(jī)、綠色、生態(tài)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。
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