納米二氧化硅對(duì)水稻種子萌發(fā)及分蘗期生長(zhǎng)和光合特性的影響

摘要：為探究納米二氧化硅（SiO2 NPs）對(duì)水稻種子萌發(fā)、生長(zhǎng)、生理和光合作用的影響，為SiO2 NPs應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供參考，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，分別使用0.01、0.10、1.00、10.00 g/L的SiO2 NPs（30 nm）水分散液對(duì)水稻種子和葉片表面進(jìn)行處理，依次以T1、T2、T3、T4表示，并以去離子水作為對(duì)照（CK），研究SiO2 NPs對(duì)水稻種子發(fā)芽情況以及分蘗期水稻株高、分蘗數(shù)、生物量、可溶性多糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、游離氨基酸含量、總酚含量、葉綠體色素含量、光合速率、光合熒光參數(shù)的影響。結(jié)果表明，T3水稻種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)分別比CK高6.6%、32.7%、43.4%；T2水稻根生物量比CK高43.6%，T3水稻莖、葉生物量分別比CK高143.9%、15.2%；T3水稻葉片可溶性多糖、總酚含量分別比CK高107.1%、26.7%；T4水稻葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素、葉綠素總含量分別比CK高21.3%、60.3%、45.6%、30.6%；T3水稻葉片光合速率比CK高32.4%，光反應(yīng)過(guò)程中光化學(xué)淬滅系數(shù)qP、qL分別比CK高68.5%、61.7%，相對(duì)光電子傳導(dǎo)速率ETR和實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量Y（Ⅱ）均比CK高69.7%。建議使用0.10～1.00 g/L的SiO2 NPs對(duì)水稻進(jìn)行浸種及分蘗期處理。

關(guān)鍵詞：納米二氧化硅；水稻（Oryza sativa L.）；種子萌發(fā)；植物生長(zhǎng)；光合特性；分蘗期

中圖分類(lèi)號(hào)：Q945； S511； S145.9" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）11-0006-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.11.002 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of SiO2 nanoparticles on seed germination， growth and photosynthetic properties of rice at tillering stage

LI Xin-kui1， LUO Xue-gang1，2

（1.School of Life Science and Engineering， Southwest University of Science and Technology， Mianyang" 621010， Sichuan， China；

2.Engineering Research Centre of Biomass Materials， Ministry of Education， Mianyang" 621010， Sichuan， China）

Abstract： To investigate the effects of silica nanoparticles （SiO2 NPs） on rice seed germination， growth and photosynthesis， and" provide a reference for the application of SiO2 NPs in agricultural production， a completely randomized design was used， the surface of rice seeds and leaves was treated with 0.01， 0.10， 1.00 and 10.00 g/L aqueous dispersions of 30 nm SiO2 NPs， expressed sequentially as T1， T2， T3 and T4， and deionized water was taken as control （CK）. The effects of SiO2 NPs on rice seed germination， growth indices and photosynthetic characteristics such as plant height， tillering number， biomass， soluble polysaccharides content， soluble proteins content， free amino acids content， total phenols content， pigment content of chloroplast， photosynthetic rate and photosynthetic fluorescence parameters at tillering stage were investigated. The results showed that the germination potential， germinate index and vitality index of rice seeds under T3 increased by 6.6%， 32.7% and 43.4% respectively compared to CK. Root biomass of rice under T2 increased by 43.6% compared to CK， while stem and leaf biomass of rice under T3 increased by 143.9% and 15.2% respectively. The contents of soluble polysaccharides and total phenols of rice leaves under T3 were 107.1% and 26.7% higher than those in CK， respectively. The contents of chlorophyll a， chlorophyll b， carotenoid and total chlorophyll of rice leaves under T4 were 21.3%， 60.3%， 45.6% and 30.6% higher than those in CK， respectively. Photosynthetic rate， the photochemical quenching coefficients qP and qL during the light reaction process， relative photoelectron conduction rate ETR and actual photochemical quantum yield Y（Ⅱ） of rice leaves under T3 increased by 32.4%， 68.5%， 61.7%， 69.7% and 69.7% compared to CK respectively. It was recommended to use 0.10～1.00 g/L SiO2 NPs for rice seed soaking and tillering stage treatment.

Key words：silica nanoparticles； rice （Oryza sativa L.）； seed germination； plant growth； photosynthetic properties； tillering stage

聯(lián)合國(guó)發(fā)布的《World Population Prospects 2022》［1］報(bào)告指出，2050年全球人口規(guī)模將達(dá)97億，屆時(shí)全球糧食產(chǎn)量與需求量之間將存在巨大的缺口，全球糧食需要在目前的基礎(chǔ)上穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)［2］。水稻（Oryza sativa L.）是世界人口消費(fèi)的主食，養(yǎng)活了全球一半以上的人口［3］。研究表明，硅是水稻生長(zhǎng)過(guò)程中的有益元素，在生產(chǎn)中施加硅肥能夠?qū)崿F(xiàn)水稻的有效增產(chǎn)［4，5］。傳統(tǒng)的硅肥主要由硅酸鹽組成（包含硅酸鈉、硅酸鉀和硅酸鈣等），盡管其能快速補(bǔ)充土壤中有效硅含量，但存在易流失、生物利用率低等缺點(diǎn)［6］。隨著納米技術(shù)的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)納米技術(shù)在改良作物農(nóng)藝性狀和增加作物抗逆性等方面具有優(yōu)良的性能，因此各種納米硅材料開(kāi)始作為納米硅肥進(jìn)行研究［7，8］。與傳統(tǒng)硅肥相比，納米硅肥因?yàn)槠湫〕叽纭⒏弑缺砻娣e和高活性的特性，更容易被作物吸收利用，此外，納米硅肥能夠更好地吸附和固定在土壤中并緩慢地釋放出硅元素，為作物提供長(zhǎng)期的硅營(yíng)養(yǎng)［9，10］。

納米二氧化硅（SiO2 NPs）是納米硅肥的一種，因其具有尺寸小、生物相容性好、制備成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種潛在的新型安全農(nóng)用化學(xué)品。小尺寸的納米顆粒與其對(duì)應(yīng)的大顆粒相比，能夠更迅速且有效地滲透進(jìn)入植物與之發(fā)生相互作用。已有研究表明，在適宜的處理濃度下，SiO2 NPs對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育具有積極的影響。SiO2 NPs浸種可以打破種子休眠，提高向日葵［11］和番茄［12］種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，土壤或營(yíng)養(yǎng)液中添加SiO2 NPs對(duì)番茄［12］、向日葵［13］、曲序香茅［14］、小麥、豌豆和芥菜［15］的株高、根長(zhǎng)、葉厚和生物量等農(nóng)藝性狀具有促進(jìn)作用；SiO2 NPs處理能促進(jìn)黃芪維管系統(tǒng)的發(fā)育［16］，提升小麥、曲序香茅等植物葉片葉綠素含量，改善氣孔開(kāi)閉水平，提高光合效率［14，17-19］。此外，SiO2 NPs能夠通過(guò)調(diào)節(jié)植物的水分關(guān)系、抗氧化系統(tǒng)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等緩解在鹽、干旱、極端天氣、重金屬等非生物脅迫下造成的損傷［20］。

綜上所述，SiO2 NPs在改善作物生長(zhǎng)方面具有巨大的潛力，適宜的處理對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育具有積極的影響，但其潛在機(jī)制仍需進(jìn)一步研究和揭示。目前關(guān)于SiO2 NPs與水稻相互作用的研究多集中在土壤或營(yíng)養(yǎng)液中添加SiO2 NPs，采用葉面噴施方法的相關(guān)研究較少，尚需進(jìn)一步研究來(lái)探究SiO2 NPs對(duì)水稻的影響，以確保其能夠應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。本研究通過(guò)分析萌發(fā)階段和分蘗期水稻對(duì)SiO2 NPs的響應(yīng)，探明SiO2 NPs對(duì)水稻種子萌發(fā)、分蘗期水稻生長(zhǎng)和光合作用的影響，為SiO2 NPs應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

SiO2 NPs水分散液（粒徑30 nm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%），來(lái)源于蘇州優(yōu)鋯納米材料有限公司。供試水稻為荃兩優(yōu)822，由安徽省皖農(nóng)種業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)于2023年4—8月在西南科技大學(xué)材料環(huán)境降解及安全性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)溫室（104°42′E，31°32′N(xiāo)）中進(jìn)行。SiO2 NPs用去離子水分別稀釋至0.01、0.10、1.00、10.00 g/L，依次用T1、T2、T3、T4表示，以去離子水作為對(duì)照（CK），處理前超聲30 min使其均勻分散，現(xiàn)配現(xiàn)用。

鹽水選種，撇去浮于水面的種子，使用5% H2O2對(duì)種子表面消毒30 min，去離子水漂洗3次后備用。將種子置于不同濃度SiO2 NPs的錐形瓶中浸種24 h，期間更換1次浸種液。每個(gè)處理100粒種子，設(shè)3次重復(fù)。將浸種后的種子置于平板上于人工氣候箱（白天：溫度30 ℃，濕度60%；夜間：溫度25 ℃，濕度60%）發(fā)芽，每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，以種子露白2 mm作為發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)。以CK日發(fā)芽種子數(shù)最高時(shí)的累積發(fā)芽數(shù)計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，按照GB/T 3543.4—1995規(guī)定計(jì)算發(fā)芽率，參照殷小冬等［21］的方法計(jì)算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，選取CK中長(zhǎng)勢(shì)一致的水稻幼苗移栽至水培缸（規(guī)格：40 cm×25 cm×30 cm）中進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)，光照度30 000 lx，光暗周期為12 h/12 h，溫度25～30 ℃，濕度60%。營(yíng)養(yǎng)液配比使用國(guó)際水稻研究所Kimura B配方，間隔7 d補(bǔ)充1次營(yíng)養(yǎng)液，期間按需補(bǔ)充純水。待90%植株分蘗≥3個(gè)時(shí)，用噴壺進(jìn)行SiO2 NPs葉面噴施處理，間隔3 d處理1次，共3次。每次處理前使用保鮮膜覆蓋定植籃，避免葉片上的溶液滴下滲入營(yíng)養(yǎng)液中，處理時(shí)確保所有葉片表面被潤(rùn)濕，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。處理14 d后測(cè)定各指標(biāo)。

1.3 植物生長(zhǎng)、生理和光合指標(biāo)的測(cè)定

采用鋼卷尺測(cè)定水稻株高，目視法進(jìn)行分蘗計(jì)數(shù)?？扇苄远嗵呛坎捎昧蛩?蒽酮法［22］測(cè)定；可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)-G250法［22］測(cè)定；游離氨基酸含量采用茚三酮溶液顯色法［22］測(cè)定；總酚含量采用福林酚法［23］測(cè)定；葉綠體色素含量采用醇提取法［22］測(cè)定。

采用TYS-4N型葉綠素測(cè)定儀測(cè)定水稻葉片氮含量和葉綠素相對(duì)含量（葉片SPAD值）。通過(guò)LCPro-SD型光合儀（美國(guó)ADC Bioscientiofic公司）測(cè)定葉片的胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、光合速率（Pn）。儀器工作參數(shù)設(shè)定為葉室溫度25 ℃、光照度1 000 lx、葉室CO2濃度0.04%。通過(guò)MINI-PAN型便攜式熒光測(cè)定儀（德國(guó)Walz公司）檢測(cè)水稻葉片的光合熒光參數(shù)，檢測(cè)指標(biāo)包括葉片光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）的光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)qP和qL、暗適應(yīng)下的非光化學(xué)淬滅系數(shù)qN、光照下非光化學(xué)熒光淬滅NPQ、相對(duì)光電子傳導(dǎo)速率ETR、最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量Y（Ⅱ）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS V20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和HSD檢驗(yàn)。采用Origin 9.8軟件作圖及排版。

2 結(jié)果與分析

2.1 SiO2 NPs浸種對(duì)水稻種子萌發(fā)的影響

發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)是評(píng)估作物種子發(fā)芽能力的指標(biāo)，活力指數(shù)是評(píng)估種子和幼苗生長(zhǎng)活力的指標(biāo)。由表1可知，SiO2 NPs浸種后，水稻種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)明顯提高，其中T3水稻種子發(fā)芽勢(shì)為97.33%±0.58%，比CK高6.6%（Plt;0.05），發(fā)芽指數(shù)為32.88±0.91，比CK高32.7%（Plt;0.05），活力指數(shù)為278.75±9.94，比CK高43.4%（Plt;0.05），表明SiO2 NPs能夠加快種子萌發(fā)速率，提高種子胚根生長(zhǎng)活力。SiO2 NPs浸種后，水稻種子的發(fā)芽率與CK無(wú)顯著差異，且發(fā)芽率均在97.00%以上，表明SiO2 NPs浸種對(duì)種子發(fā)芽率無(wú)明顯影響。

2.2 不同濃度SiO2 NPs處理對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響

株高和分蘗數(shù)是影響水稻株型和產(chǎn)量的重要指標(biāo)，適宜的株高和分蘗數(shù)能夠增加水稻的產(chǎn)量。由圖1可知，SiO2 NPs處理后，水稻分蘗期株高為78.0～80.2 cm，平均分蘗為4.8～5.2個(gè)/株，各處理間差異均不顯著，表明SiO2 NPs噴施處理對(duì)水稻株高和分蘗無(wú)影響。

生物量可以反映作物生長(zhǎng)的強(qiáng)度和活力。由圖2可知，水稻植株各部位生物量隨SiO2 NPs濃度呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中T2水稻根生物量最高，平均根生物量為（0.329 3±0.023 8）g/株，比CK高43.6%（Plt;0.05），T3水稻莖生物量最高，為（0.371 5±0.028 9）g/株，比CK高143.9%（Plt;0.05），T3水稻葉生物量最大，為（0.448 4±0.016 4）g/株，比CK高15.2%（Plt;0.05），T2處理整株水稻生物量最高，為（1.102 1±0.043 2）g/株，比CK高16.9%（Plt;0.05），但與T3不顯著。由此可知，SiO2 NPs能夠促進(jìn)水稻生物量積累。

2.3 不同濃度SiO2 NPs處理對(duì)水稻生理指標(biāo)的影響

由圖3可知，與CK相比，SiO2 NPs處理對(duì)水稻葉片可溶性多糖和總酚含量存在影響，對(duì)可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸的含量影響不顯著?？扇苄远嗵呛涂偡拥暮侩SSiO2 NPs濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，T3水稻可溶性多糖、總酚含量分別為（15.10±1.46）mg/g、（0.76±0.03）mg/g，與CK相比分別顯著增加107.1%、26.7%（Plt;0.05）。

2.4 不同濃度SiO2 NPs處理對(duì)水稻葉片氮含量和葉綠素含量的影響

葉綠素是植物葉片中負(fù)責(zé)吸收和轉(zhuǎn)化光能的重要組成［24］，葉片SPAD值代表葉片葉綠素含量的相對(duì)值，由圖4可知，SiO2 NPs處理明顯提高了水稻葉片SPAD值和氮含量。其中，T4水稻葉片SPAD值、氮含量最高，葉片SPAD值為44.18±1.23，氮含量為（16.62±0.40）mg/g，分別比CK高10.5%和5.9%，均達(dá)顯著水平（Plt;0.05）。這說(shuō)明SiO2 NPs能夠提高水稻葉片的葉綠素相對(duì)含量和氮含量。

由圖5可知，SiO2 NPs處理水稻葉片葉綠體色素含量顯著上升，其中T4水稻葉片中葉綠素a含量為（0.59±0.01）mg/g，葉綠素b含量為（0.23±0.02）mg/g，類(lèi)胡蘿卜素含量為（0.20±0.01）mg/g，葉綠素總含量為（0.82±0.03）mg/g，分別比CK提升21.3%、60.3%、45.6%、30.6%，均達(dá)顯著水平（Plt;0.05），說(shuō)明葉面噴施SiO2 NPs能夠提高水稻葉片中葉綠素含量。

2.5 不同濃度SiO2 NPs處理對(duì)水稻光合作用和光合熒光參數(shù)的影響

光合作用是植物重要的生化過(guò)程，為植物的生長(zhǎng)提供能量和養(yǎng)分［25］。由圖6可知，Ci、Gs、Tr各處理間無(wú)顯著差異，Pn處理間差異顯著（Plt;0.05）。T2、T3、T4水稻Pn分別為（10.65±0.87）μmol/（m2·s）、（11.58±0.58）μmol/（m2·s）、（10.10±0.90）μmol/（m2·s），分別比CK高21.8%、32.4%、15.6%，且均達(dá)顯著水平（Plt;0.05），說(shuō)明葉面噴施SiO2 NPs能夠在一定程度上提高水稻葉片的光合速率。

各處理水稻葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化如圖7所示，SiO2 NPs對(duì)水稻葉片F(xiàn)v/Fm無(wú)顯著影響，適宜濃度處理下對(duì)暗適應(yīng)后的水稻葉片qP、qL、NPQ、ETR、Y（Ⅱ）具有顯著影響（Plt;0.05）。其中，光化學(xué)淬滅系數(shù)qP、qL呈先上升后下降的趨勢(shì)。T3的qP、qL分別為0.049±0.004、0.015±0.005，分別比CK高68.5%、61.7%（Plt;0.05）。暗適應(yīng)下的非光化學(xué)淬滅系數(shù)qN、光照下非光化學(xué)熒光淬滅NPQ在CK、T1、T2、T3間不存在顯著差異，T4的qN為0.456±0.030、NPQ為0.377±0.014，分別比CK低7.4%、7.6%，其中NPQ達(dá)顯著水平（Plt;0.05）。相對(duì)光電子傳導(dǎo)速率ETR、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量Y（Ⅱ）隨SiO2 NPs濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中T3的ETR為14.090±1.110、Y（Ⅱ）為0.034±0.004，均比CK高69.7%，且均達(dá)顯著水平（Plt;0.05）。上述結(jié)果表明，噴施SiO2 NPs能夠提高水稻葉片的光合能力，提升葉片的光化學(xué)量子產(chǎn)量。

3 小結(jié)

SiO2 NPs能夠促進(jìn)水稻種子萌發(fā)和分蘗期水稻生長(zhǎng)。在發(fā)芽試驗(yàn)中，SiO2 NPs能夠加快水稻種子萌發(fā)，提高種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，提高種子萌發(fā)活力。在分蘗期噴施SiO2 NPs能夠在一定程度上提高水稻葉片含氮量、總酚和葉綠素含量，增強(qiáng)水稻葉片對(duì)光能的吸收轉(zhuǎn)化，促進(jìn)水稻光合作用合成糖類(lèi)，增加葉片和莖中生物量積累，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)。綜上所述，建議在生產(chǎn)中使用0.10～1.00 g/L的SiO2 NPs進(jìn)行水稻種子浸種及分蘗期處理。

4 討論

納米粒子作為農(nóng)用化學(xué)品對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有積極的影響［26］，Na2SiO4、SiO2被證實(shí)能夠打破種子休眠，加快種子萌發(fā)［27，28］。本研究SiO2 NPs浸種后，種子發(fā)芽高峰期提前，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)升高，但對(duì)發(fā)芽率無(wú)顯著影響，這與Sembada等［29］使用SiO2 NPs（10～17 nm、110～120 nm）在番茄種子上的研究結(jié)果一致。Ji等［30］和Sun等［31］的研究表明SiO2 NPs（gt;300 nm）能夠促進(jìn)玉米種子的萌發(fā)，Azimi等［32］的研究也表明SiO2 NPs能夠打破高茅草種子休眠，使高茅草種子平均發(fā)芽時(shí)間縮短。這可能是由于溶液中的SiO2 NPs附著在穎殼或種皮上［33］，SiO2 NPs的高比表面積帶來(lái)的強(qiáng)吸附能力使種子吸水腫脹加快，胚芽果皮提前破裂，釋放出其中的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和信號(hào)分子，胚乳中的酶被激活［34］，為胚芽的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，加速種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)。

田間試驗(yàn)表明，施加硅肥能夠促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，增強(qiáng)作物的光合作用，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)［5，35，36］。Mbaraka等［37］采用葉面噴施正硅酸顯著提高了水稻的株高、分蘗等各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)。與普通SiO2相比，SiO2 NPs具有更小的尺寸、更高的比表面積和良好的生物相容性等特性，這些特性促使SiO2 NPs能夠更容易被植物吸收利用。楊嶺等［38］通過(guò)SiO2 NPs和亞微米SiO2對(duì)卷心菜、蘿卜、黃瓜幼苗進(jìn)行根暴露試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)SiO2 NPs和亞微米SiO2對(duì)3種蔬菜幼苗根系不存在毒性，且SiO2 NPs能夠促進(jìn)3種蔬菜的生長(zhǎng)，亞微米SiO2則不存在促進(jìn)作用。本研究中噴施SiO2 NPs對(duì)水稻植株的株高、分蘗未造成顯著影響，可能是由于處理時(shí)間短導(dǎo)致；但葉面噴施SiO2 NPs顯著增加了水稻植株根、莖、葉的總生物量，這與Li等［39］在小麥上的研究結(jié)果基本一致。氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的必需元素，是葉綠體的主要組成成分［40］，SiO2 NPs噴施促進(jìn)了植物對(duì)氮的吸收，氮含量的升高促進(jìn)葉片總酚和葉綠素的合成和積累［41，42］。葉綠素含量升高提高了水稻葉片對(duì)光能的吸收和利用，具體表現(xiàn)為光合作用過(guò)程中凈光合速率上升，這與高臣等［43］的研究結(jié)果基本一致。由葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化可以發(fā)現(xiàn)，SiO2 NPs噴施處理不會(huì)對(duì)水稻葉片的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）產(chǎn)生顯著影響，這是因?yàn)镕v/Fm在非脅迫條件下不受物種和生長(zhǎng)條件的影響［44］。SiO2 NPs處理后水稻葉片的光化學(xué)淬滅系數(shù)qP和qL、相對(duì)光電子傳導(dǎo)速率ETR、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量Y（Ⅱ）上升，光照下非光化學(xué)熒光淬滅NPQ呈下降趨勢(shì)，這表明在一定程度上PSⅡ反應(yīng)中心的開(kāi)放程度更高，電子傳遞活性更高，即光能被吸收并通過(guò)光合色素復(fù)合物和電子傳遞鏈的傳遞速度加快，光能向化學(xué)能轉(zhuǎn)化的效率變快，以熱能耗散的比例下降，實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量增加［45］。葉綠素含量和光能轉(zhuǎn)化效率提高最終表現(xiàn)為葉片光合速率（Pn）變快，CO2和H2O被更快地轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)，葉片中可溶性多糖含量升高，且能夠向莖輸送更多的光合產(chǎn)物［46］，提高水稻的生物量積累。

本研究通過(guò)SiO2 NPs對(duì)水稻浸種后的萌發(fā)情況和分蘗期葉片噴施處理后的生長(zhǎng)情況、光合作用和光合熒光參數(shù)的測(cè)定揭示了SiO2 NPs對(duì)萌發(fā)階段和分蘗期水稻生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，為SiO2 NPs應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作為硅肥或綠色農(nóng)藥載體提供了試驗(yàn)依據(jù)。然而，實(shí)際應(yīng)用效果和深入的分子機(jī)理仍有待進(jìn)一步探究，后續(xù)可通過(guò)田間試驗(yàn)對(duì)噴施效果進(jìn)行研究，同時(shí)通過(guò)代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)探究SiO2 NPs調(diào)控水稻光合作用在分子水平上的機(jī)理。

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收稿日期：2024-01-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家國(guó)防基礎(chǔ)科研計(jì)劃項(xiàng)目（16ZG6101）

作者簡(jiǎn)介：李鑫奎（1998-），男，四川合江人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境生態(tài)與環(huán)境生物效應(yīng)，（電話）15386594868（電子信箱）

shmilylxk@163.com；通信作者，羅學(xué)剛（1957-），男，四川中江人，教授，主要從事環(huán)境生物技術(shù)、生物質(zhì)資源化利用研究，

（電子信箱）lxg@swust.edu.cn。