納米銀對(duì)玉米幼苗傅里葉紅外光譜特性的影響

趙海英，劉致遠(yuǎn)，袁夢(mèng)仙，張卿雯，張瓊，曹際玲*

1.通化師范學(xué)院歷史與地理學(xué)院，吉林 通化 134001；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)土資源與環(huán)境學(xué)院/江西省鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045

納米銀是指三維空間至少有一維處于1－100 nm的金屬銀單質(zhì)。由于其優(yōu)異的抗菌性能和獨(dú)特的催化及超導(dǎo)性能，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、食品、紡織品、涂料及農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，據(jù)統(tǒng)計(jì)納米銀已應(yīng)用于全球近300種不同類型的產(chǎn)品（Marchi et al.，2019；Zhao et al.，2021）。納米銀產(chǎn)品的大量生產(chǎn)和使用，使其不可避免地進(jìn)入環(huán)境中。納米銀可通過(guò)污泥、地表水、農(nóng)藥噴施和灌溉等不同途徑進(jìn)入土壤，對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的威脅（Madanayake et al.，2022）。已有研究發(fā)現(xiàn)一定濃度納米銀可引起植物光合色素分解、抑制光合作用、降低對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，進(jìn)而導(dǎo)致植物生物量下降（Falco et al.，2020）。還有研究發(fā)現(xiàn)納米銀使作物結(jié)實(shí)率降低，影響籽粒品質(zhì)，降低精氨酸和組氨酸的比例（Yang et al.，2018；Yan et al.，2022）。納米銀還可進(jìn)入植物體內(nèi)并累積，從而通過(guò)食物鏈對(duì)動(dòng)物和人體健康造成潛在危害（彭小鳳等，2014）。因此，納米材料暴露的植物生物效應(yīng)引起廣泛關(guān)注。

傅里葉變換紅外光譜（FTIR）是一種基于有機(jī)物分子中極性鍵振動(dòng)分析物質(zhì)組成和含量的技術(shù)，通過(guò)吸收峰的高低以及在不同波數(shù)吸收峰的走向，準(zhǔn)確分析有機(jī)物分子的種類、結(jié)構(gòu)及含量的高低。由于它的靈敏度高、操作安全性高、測(cè)試方法簡(jiǎn)便且時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，傅里葉變換紅外光譜已被廣泛應(yīng)用于研究不同環(huán)境有機(jī)物組成結(jié)構(gòu)和含量響應(yīng)（胡立新等，2021）。例如，夏鎮(zhèn)卿等（2020）研究發(fā)現(xiàn)增溫脅迫下玉米植株內(nèi)源物質(zhì)合成受阻，植株多糖、脂類含量下降。還有研究發(fā)現(xiàn)高硼脅迫改變了砧木蛋白質(zhì)和可溶性糖的結(jié)構(gòu)降低了其含量（盧曉佩等，2017）。付川等（2014）研究紫花苜蓿對(duì)銅脅迫的生理響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)植物化學(xué)組分和含量的變化有助于揭示其銅耐性機(jī)理，紫花苜蓿可分泌有機(jī)酸和提高油脂化合物含量將吸收的銅大部分積累在根部，阻止銅向植物地上部分運(yùn)輸，有效地保護(hù)植物地上部分。還有研究發(fā)現(xiàn)鉛脅迫下博落回植株細(xì)胞內(nèi)羧基和羥基等基團(tuán)和有機(jī)酸、蛋白質(zhì)含量增加，可鰲合與固定鉛，降低鉛對(duì)博落回的毒性效應(yīng)（蔡斌等，2021）。銅脅迫下沙田柚根系果膠、纖維素和蛋白質(zhì)等物質(zhì)含量增加，有助于吸附和固定銅，降低銅的毒害作用（李欣鈺等，2022）。鎘脅迫下龍葵根系羧基和羥基等有機(jī)物含量的增加有助于吸附鎘降低鎘毒害（Wang et al.，2020）。Zuverza-Mena et al.（2016）研究發(fā)現(xiàn)納米銀改變了蘿卜植株根系和葉片脂肪酸、蛋白質(zhì)和木質(zhì)素、纖維素等細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)含量進(jìn)而影響植株生長(zhǎng)。還有研究發(fā)現(xiàn)納米銀增加了黃瓜幼苗酚類化合物含量以抵抗納米銀的氧化脅迫（Zhang et al.，2018）。然而，目前納米銀暴露對(duì)玉米植株有機(jī)物質(zhì)組分和結(jié)構(gòu)的影響研究還尚少。

玉米是中國(guó)重要的糧食作物之一，是人類和畜禽的重要食物來(lái)源，也是重要的工業(yè)原料。本研究以玉米為供試植物，以納米銀為供試材料，在盆栽條件下模擬不同納米銀污染水平的土壤，采用傅里葉變換紅外光譜分析玉米幼苗葉片和根系的紅外光譜特征，根據(jù)吸收峰的變化探究不同濃度納米銀對(duì)玉米幼苗葉片和根系主要代謝物的影響，并結(jié)合玉米幼苗生長(zhǎng)情況，探究納米銀對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的作用機(jī)理，為系統(tǒng)評(píng)價(jià)納米材料的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)和納米產(chǎn)品的安全使用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試盆栽土壤采自河南封丘的中國(guó)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)站內(nèi)的農(nóng)田，土壤類型為華北平原典型潮土，作物種植模式為冬小麥-夏玉米輪作。小麥成熟后玉米種植前，采集耕層土壤，風(fēng)干后去除石塊、植物殘?bào)w等，過(guò)2 mm篩備用。供試納米銀購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，平均粒徑約15 nm，純度為99.8%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參照納米銀生態(tài)效應(yīng)研究（He et al.，2022；Noori et al.，2017），設(shè)置3個(gè)納米銀施加濃度：1.0 mg·kg-1（L）、5.0 mg·kg-1（M）、10.0 mg·kg-1（H），以不施加納米銀（0 mg·kg-1）為對(duì)照，每個(gè)處理3次重復(fù)。稱取過(guò)篩土壤200 g，根據(jù)不同施加濃度，將相應(yīng)量納米銀分別加入到相同體積的雙蒸水中，混合均勻后逐滴加入到土壤表面。選取形態(tài)相近的玉米種子，首先用0.5%次氯酸鈉將玉米種子表面消毒，再放入恒溫培養(yǎng)箱中催芽2 d。選擇已發(fā)芽的玉米種子播種在土壤表層下0.5 cm左右，每盆播種2顆。盆栽試驗(yàn)在日光溫室進(jìn)行，不同處理盆栽隨機(jī)擺放并定期交換調(diào)整位置，定期澆水且每盆澆相同水量，每周每盆澆灌15 mL營(yíng)養(yǎng)液。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 玉米植株生物量的測(cè)定

待玉米種植30 d，將植物地上部分和地下部分分別收獲，取新鮮根系和葉片稱鮮重后用于測(cè)定掃描電鏡，其余部分稱鮮重后烘干對(duì)玉米幼苗的地上部和地下部稱重，并計(jì)算得到地上部和地下部干重。植物地上部和地下部烘干后分別磨碎過(guò)0.15 mm篩孔，用于測(cè)定FTIR。

1.3.2 玉米植株傅里葉紅外光譜測(cè)定

稱取2 mg根系和葉片樣品，溴化鉀200 mg，將兩者混合后研磨均勻，粉末樣品與溴化鉀粉末以1:100（質(zhì)量比）的比例放入瑪瑙研缽中攪磨均勻并壓片，置于傅里葉紅外光譜儀（Nicolet iS50,Thermo，美國(guó)）選用DTGS檢測(cè)器測(cè)定光譜特性。掃描范圍為4000－400 cm-1，分辨率為2 cm-1，掃描次數(shù)為64次。測(cè)試時(shí)環(huán)境條件：相對(duì)濕度為65%±2%，溫度為 (24±1) ℃。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件計(jì)算數(shù)據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。利用SPSS 18.0進(jìn)行單因素方差分析，并對(duì)同一處理3個(gè)重復(fù)的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)大于0.99，表明光譜重復(fù)性較好。采用Omnic 8.0軟件對(duì)FTIR圖譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將透射率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為吸光度后，進(jìn)行基線校正，并以根系（葉片）最高吸光度為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)歸一化處理，以提高不同納米銀濃度處理間光譜數(shù)據(jù)的可比性，最后通過(guò)光譜吸收峰相對(duì)吸光度的變化分析納米銀對(duì)玉米植株有機(jī)物質(zhì)含量的影響。采用Origin 8.5軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米銀對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響

不同濃度納米銀對(duì)玉米幼苗地上部和地下部生物量產(chǎn)生了不同程度的影響（圖1）。與對(duì)照處理相比，隨著納米銀施加濃度的增加，玉米幼苗地上部和地下部生物量呈下降趨勢(shì)，高濃度納米銀處理下玉米幼苗地上部和地下部生物量顯著（P<0.05）下降，降幅分別達(dá)16.5%和22.2%，可見(jiàn)納米銀對(duì)玉米幼苗地下部的影響程度大于地上部。

圖1 不同濃度納米銀處理下玉米幼苗地上部和地下部生物量Figure 1 Shoot dry biomass and root dry biomass of maize seedlings under different concentrations of AgNPs

2.2 納米銀對(duì)玉米幼苗根部紅外光譜特性的影響

FTIR圖譜能夠反映出物質(zhì)所含的官能團(tuán)的種類，不同吸收峰波數(shù)代表不同的化學(xué)成分官能團(tuán)種類（表1）。通過(guò)FTIR測(cè)定發(fā)現(xiàn)不同濃度納米銀處理下玉米根系的各化學(xué)官能團(tuán)的吸收處于波數(shù)4000－400 cm-1的中紅外區(qū)（圖2）。

表1 紅外光譜中有機(jī)物、官能團(tuán)及其對(duì)應(yīng)的FTIR特征波長(zhǎng)Table 1 Main organic matter,functional groups and their corresponding FTIR characteristic wavelengths

圖2 不同濃度納米銀處理下玉米幼苗根系的傅里葉紅外光譜特征（4000－400 cm-1）Figure 2 FTIR spectra of the roots of maize seedlings under different concentration of AgNPs(4000-400 cm–1)

由圖2可以看出，不同濃度納米銀處理下玉米幼苗根系光譜均有典型的共有特征吸收峰，但各處理間在4000－400 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)特征吸收峰位置和吸光度大小存在差異。低中濃度納米銀（1.0、5.0 mg·kg-1）處理下特征峰相對(duì)吸光度高于對(duì)照處理，高濃度納米銀（10.0 mg·kg-1）處理下特征峰的相對(duì)吸光度明顯低于對(duì)照處理，表明不同濃度納米銀處理下玉米根系有機(jī)物組分組成和含量發(fā)生了不同程度的改變。波數(shù)3405 cm-1附近的特征峰是碳水化合物羥基O-H和N-H伸縮振動(dòng)引起的。對(duì)照處理下玉米根系中該吸收峰位于3405 cm-1，低、中濃度納米銀處理下，玉米根系中該吸收峰位于3396 cm-1和3400 cm-1向低頻方向分別發(fā)生了9 cm-1和5 cm-1的位移，且相對(duì)吸光度明顯高于對(duì)照，而高濃度納米銀下玉米根系該吸收峰的位移變化較小（表2），相對(duì)吸光度降低，說(shuō)明低中濃度納米銀影響了玉米根系中氫鍵的結(jié)合，改變碳水化合物的結(jié)構(gòu)，增加碳水化合物含量，高濃度納米銀未改變碳水化合物的結(jié)構(gòu)但降低了其含量。2925 cm-1附近的吸收峰是脂類化合物中飽和-CH2中的C-H和有機(jī)酸類物質(zhì)的羧酸羧基O-H的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生。與對(duì)照處理相比，無(wú)論低濃度納米銀還是高濃度納米銀處理下2925 cm-1吸收峰的位置均變化較小，但低中濃度納米銀下該吸收峰的相對(duì)吸光度明顯增加，高濃度納米銀處理下相對(duì)吸光度降低，表明納米銀對(duì)玉米根系脂類化合物的結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生顯著影響，但改變了其含量。此外，在1800－800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)特征吸收峰較集中且處理間變化明顯，為提高FTIR譜圖分辨率更好解析有機(jī)物的變化規(guī)律，進(jìn)一步分析不同處理下1800－800 cm-1范圍內(nèi)的FTIR譜圖（圖3）。

表2 不同濃度納米銀處理下玉米根系特征吸收峰波數(shù)Table 2 Characteristic peak wave number of FTIR in maize root under different concentration of AgNPs

圖3 不同濃度納米銀處理下玉米幼苗根系的傅里葉紅外光譜圖（1800－800 cm-1）Figure 3 FTIR spectra of the roots of maize seedlings under different concentration of AgNPs(1800-800 cm-1)

由圖3可以看出，與對(duì)照處理相比，納米銀處理下玉米根系在1800－800 cm-1范圍內(nèi)的吸收峰數(shù)量和位置無(wú)顯著變化，但相對(duì)吸光度發(fā)生了明顯變化，意味著納米銀對(duì)1800－800 cm-1范圍內(nèi)根系有機(jī)物質(zhì)結(jié)構(gòu)影響較小，但改變了根系有機(jī)物質(zhì)含量。低、中濃度納米銀（1.0、5.0 mg·kg-1）下特征吸收峰吸光度明顯增加，而高濃度納米銀（10.0 mg·kg-1）下吸收峰相對(duì)吸光度一定程度的降低。由此可見(jiàn)，低、中濃度納米銀脅迫下根系蛋白質(zhì)、可溶性糖、纖維素、果膠、酯類等有機(jī)大分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，但其含量明顯增多，這可能是低中濃度納米銀脅迫下根系受到氧化脅迫，大分子物質(zhì)的增多可用于抵抗納米銀脅迫，而在高濃度納米銀脅迫下植物生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，合成的有機(jī)物質(zhì)減少。1637、1559、1256 cm-1波數(shù)左右的特征峰表示蛋白質(zhì)酰胺?、Ⅱ、Ⅲ帶，其吸光度隨納米銀濃度升高先升高后降低，高濃度納米銀脅迫下玉米根系蛋白質(zhì)含量減低。在波數(shù)1039 cm-1附近的特征峰表征糖類碳水化合物，其吸光度變化幅度較大，表明納米銀對(duì)糖類碳水化合物含量的影響較大。

2.3 納米銀對(duì)玉米幼苗葉片紅外光譜特性的影響

FTIR圖譜顯示不同濃度納米銀處理下玉米葉片的各有機(jī)分子的吸收峰位于中紅外區(qū)，即波數(shù)4000－400 cm-1范圍內(nèi)（圖4）。不同處理間的葉片譜圖均包含典型共有吸收峰，但特征峰數(shù)目和相對(duì)吸光度大小發(fā)生了不同程度的變化。低濃度納米銀處理下4000－1500 cm-1波數(shù)時(shí)特征峰的相對(duì)吸光度高于對(duì)照處理，在波數(shù)1500－800 cm-1附近特征峰的相對(duì)吸光度低于對(duì)照處理低濃度納米銀葉片吸收峰吸光度變化較小，中、高濃度納米銀條件下葉片4000－400 cm-1波數(shù)范圍特征峰的相對(duì)吸光度明顯低于對(duì)照處理。結(jié)合表3進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，3405 cm-1波數(shù)附近的特征峰在低濃度納米銀處理下該吸收峰向高頻方向發(fā)生了10 cm-1的位移，而中、高濃度納米銀下玉米根系該吸收峰的位移變化較?。ū?）。低濃度納米銀處理下1559 cm-1，1517 cm-1處的吸收峰缺失，高濃度納米銀下1517 cm-1的吸收峰缺失，并且1633 cm-1處的吸收峰向高頻方向位移了14 cm-1，其他吸收峰位置變化較小。由此可見(jiàn)，納米銀處理下玉米葉片物質(zhì)結(jié)構(gòu)和含量發(fā)生了不同程度的改變。波數(shù)1800－400 cm-1范圍內(nèi)特征峰數(shù)量集中，為減少疊加更高分辨率解析FTIR譜圖，對(duì)該范圍內(nèi)進(jìn)一步分析譜圖（圖5）。

表3 不同濃度納米銀處理下玉米葉片特征吸收峰波數(shù)Table 3 Characteristic peak wave number of FTIR in maize leaves under different concentration of AgNPs

圖4 不同濃度納米銀處理下玉米幼苗葉片的傅里葉紅外光譜圖（4000－400 cm-1）Figure 4 FTIR spectra of the leaves of maize seedlings under different concentration of AgNPs(4000-400 cm-1)

圖5 不同濃度納米銀處理下玉米幼苗葉片的傅里葉紅外光譜圖（1800－800 cm-1）Figure 5 FTIR spectra of the leaves of maize seedlings under different concentration of AgNPs(1800-800 cm-1)

由圖5可以看出，與對(duì)照處理相比，低濃度納米銀下1559、1517、1490 cm-1處的吸收峰缺失，1559、1517、1490 cm-1吸收峰分布代表蛋白質(zhì)酰胺II帶、酚類物質(zhì)的苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收及細(xì)胞壁多糖中碳?xì)滏I發(fā)生不對(duì)稱變形表明低濃度納米銀破壞了酰胺II帶、酚類物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、葉片細(xì)胞的細(xì)胞壁中多糖類物質(zhì)。高濃度納米銀下1517 cm-1的吸收峰缺失，且1633 cm-1處的吸收峰向高頻方向位移了14 cm-1，其他吸收峰位置變化較小，表明高濃度納米銀改變了酚類物質(zhì)和蛋白質(zhì)酰胺I帶結(jié)構(gòu)。從特征峰吸光度來(lái)看，1633 cm-1處的吸收峰吸光度在中高濃度納米銀下明顯降低，且高濃度納米銀的降幅更大，說(shuō)明高濃度降低了蛋白質(zhì)含量。此外1600－400 cm-1范圍內(nèi)的1384、1258、1202、1160、1104和1056 cm-1特征峰吸光度均隨著納米銀濃度的增加而下降，意味著納米銀脅迫顯著降低了膜和胞壁含油脂化合物、核酸、蛋白質(zhì)分子氨基酸殘基、纖維素糖苷和多糖、果膠類等物質(zhì)含量。而在低濃度納米銀下3405、1633 cm-1波數(shù)特征峰吸光度高于對(duì)照，說(shuō)明低濃度納米銀增加了葉片碳水化合物和蛋白質(zhì)含量。

3 討論

納米銀的尺寸效應(yīng)和銀離子的強(qiáng)氧化性對(duì)植物生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)生一定程度的脅迫或抑制作用，且影響程度與納米銀濃度密切相關(guān)（黃德超等，2016）。本研究發(fā)現(xiàn)低濃度納米銀（1.0 mg·kg-1）對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響較小，但隨著納米銀濃度的增加玉米幼苗生物量呈下降趨勢(shì)，高濃度納米銀（10.0 mg·kg-1）顯著抑制了玉米幼苗生長(zhǎng)，這與以往的研究結(jié)果類似（Zhang et al.，2020；王榮等，2015）。例如，Linares et al.（2020）研究發(fā)現(xiàn)納米銀（3.9－394 mg·kg-1）對(duì)大麥幼苗生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)為濃度劑量效應(yīng)，隨著納米銀濃度的增加，大麥幼苗地上部和地下部生物量的降幅均顯著增加。還有研究發(fā)現(xiàn)10.0 mg·kg-1的納米銀未對(duì)黑麥草生長(zhǎng)產(chǎn)生明顯影響，但20－200 mg·kg-1納米銀顯著抑制了植物生長(zhǎng)（王榮等，2015）。因此，同一濃度納米銀在不同條件下對(duì)不同植物生長(zhǎng)的影響不同，這表明納米銀的植物生物效應(yīng)不僅與其濃度有關(guān)，還受其他因素的影響。已有研究證實(shí)土壤有機(jī)質(zhì)、礦物組分等可影響納米銀在土壤中的有效性進(jìn)而改變納米銀的植物生物效應(yīng)（Wang et al.，2015）。例如，土壤有機(jī)質(zhì)可吸附和固定納米材料，有機(jī)質(zhì)含量不同的土壤納米材料的生物毒性效應(yīng)也不同（Ge et al.，2014；Watson et al.，2015）。此外，還有一些研究發(fā)現(xiàn)高濃度納米銀抑制植物生長(zhǎng)，低濃度納米銀促進(jìn)了植物生長(zhǎng)（Acharya et al.，2020；Yan et al.，2022）。目前大量研究證實(shí)納米銀可進(jìn)入植物體內(nèi)產(chǎn)生氧化脅迫進(jìn)而抑制植物生長(zhǎng)（Madanayake et al.，2022；Xu et al.，2020），但低濃度納米銀促進(jìn)植物生長(zhǎng)的機(jī)制尚不清楚。這種“低促高抑”的現(xiàn)象類似于重金屬污染的hormesis效應(yīng)，即低劑量脅迫對(duì)生物體的刺激作用，也是生物體對(duì)脅迫的過(guò)激響應(yīng)（Calabrese et al.，2003）。研究發(fā)現(xiàn)，納米銀脅迫可促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生，一定量的活性氧可作為信號(hào)分子和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通道誘導(dǎo)植物抗性途徑進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)（Tripathy et al.，2012；Yan et al.，2022）。低濃度納米銀還可能通過(guò)促進(jìn)植物有益細(xì)菌的生長(zhǎng)，提高土壤碳氮循環(huán)進(jìn)而間接促進(jìn)植物生長(zhǎng)（Yan et al.，2022）。隨著納米銀濃度的增加，活性氧產(chǎn)生量增加，植物抗性系統(tǒng)不能夠清除活性氧，進(jìn)而產(chǎn)生氧化脅迫抑制植物生長(zhǎng)（Qian et al.，2013）。

植物體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)是植物生長(zhǎng)和代謝的主要能量來(lái)源，其在植物體內(nèi)組成和含量的變化能反映植物的生理狀況，也能反映植物對(duì)環(huán)境變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。本研究通過(guò)FTIR技術(shù)分析植物代謝物對(duì)納米銀脅迫的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)低濃度納米銀導(dǎo)致植物根系羥基、羧基等官能團(tuán)和脂類化合物、碳水化合物、可溶性糖和蛋白質(zhì)等有機(jī)物含量增加。羥基和羧基等官能團(tuán)能與金屬離子結(jié)合，其含量的增加可固定納米銀從而降低其植物的毒性作用（Meychik et al.，2014；Jia et al.，2019）。重金屬脅迫下的研究利用FTIR技術(shù)也發(fā)現(xiàn)重金屬脅迫增加了植物體內(nèi)羥基和羧基含量，進(jìn)而降低重金屬對(duì)植物的脅迫作用（Wang et al.，2020；蔡斌等，2021）。此外，可溶性糖是植物光合作用的同化產(chǎn)物，同時(shí)也是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在逆境脅迫中發(fā)揮著重要作用（Imaji et al.，2010）。近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn)在氧化脅迫下植物通過(guò)促進(jìn)可溶性糖的合成來(lái)調(diào)節(jié)滲透壓，抵抗氧化脅迫（周慧敏等，2019）。Zhang et al.（2018）研究發(fā)現(xiàn)納米銀增加了植物酚類化合物含量以抵抗納米銀的氧化脅迫?；诘鞍踪|(zhì)組學(xué)的研究也發(fā)現(xiàn)納米銀處理下植物可通過(guò)調(diào)節(jié)有機(jī)物質(zhì)代謝循環(huán)為細(xì)胞提供能量以響應(yīng)納米銀脅迫（Jhanzab et al.，2019；Mustafa et al.，2015）。但低濃度納米銀處理下植物葉片代謝物含量的變化程度較地下部分小，這可能是由于土壤中納米銀直接與植物根系作用，吸附在植物根系表面、進(jìn)入根系細(xì)胞，再?gòu)母颠M(jìn)入植物地上部分，對(duì)植物地下部分的作用更大（Dimkpa et al.，2015）。無(wú)論植物根系還是葉片，高濃度納米銀處理下由于脅迫程度的增大植物代謝物吸收峰吸光度均下降，表明高濃度納米銀抑制了植物地上部和地下部有機(jī)物合成。這與納米銀處理下蘿卜植株脂肪酸和碳水化合物等有機(jī)物質(zhì)的變化趨勢(shì)一致，這些有機(jī)分子含量的下降和組成的變化將不利于植物生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致生物量降低（Zuverza-Mena et al.，2016）?；诠夂蠀?shù)的測(cè)定證實(shí)高濃度納米銀抑制了植物光合作用和二氧化碳同化，進(jìn)而影響碳水化合物的合成（Falco et al.，2020）。還有研究發(fā)現(xiàn)納米銀處理下植物氮同化基因表達(dá)水平下調(diào)，抑制蛋白質(zhì)的合成（Das et al.，2018）。高硼脅迫下的研究也發(fā)現(xiàn)植物碳水化合物和蛋白質(zhì)的含量下降（盧曉佩等，2017）。

4 結(jié)論

通過(guò)盆栽試驗(yàn)?zāi)M不同納米銀污染水平的土壤，發(fā)現(xiàn)低濃度（1.0、5.0 mg·kg-1）納米銀對(duì)玉米幼苗生物量的影響較小，高濃度（10.0 mg·kg-1）的納米銀可對(duì)玉米幼苗產(chǎn)生一定的毒性效應(yīng)，降低了玉米幼苗地上部和地下部生物量。低濃度納米銀增加了玉米幼苗根系羧基、羥基等官能團(tuán)、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)和碳水化合物等有機(jī)物質(zhì)含量，可能是納米銀脅迫下玉米通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)、碳水化合物等有機(jī)物含量抵抗納米銀的脅迫作用，從而降低納米銀對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響。高濃度納米銀對(duì)玉米幼苗根系和葉片的脅迫作用增大，降低了玉米幼苗根系和葉片蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)含量，抑制了玉米幼苗生長(zhǎng)。本研究結(jié)果有助于深入認(rèn)識(shí)納米材料的植物生物效應(yīng)，為納米材料對(duì)植物生長(zhǎng)和生理代謝作用機(jī)理的闡釋提供依據(jù)。