近日，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院博導(dǎo)韓磊教授團(tuán)隊(duì)在鹽堿地作物抗逆與生長促進(jìn)研究方面取得新進(jìn)展，通過合成一種新型碳點(diǎn)納米酶，在不依賴基因改造和有機(jī)農(nóng)藥的前提下，直接提升作物耐鹽堿性。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Advanced Science》期刊上。該論文以青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院為第一通訊單位，農(nóng)學(xué)院教師蘇成付副教授、農(nóng)學(xué)院碩士研究生彭欣、化藥學(xué)院碩士研究生譚婧盈為共同第一作者，農(nóng)學(xué)院博士生導(dǎo)師、化藥學(xué)院生物納米與分子識別團(tuán)隊(duì)及國創(chuàng)中心納米農(nóng)業(yè)工程團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人韓磊教授為第一通訊作者，團(tuán)隊(duì)許曉凱教授為共同通訊作者。

韓磊教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)并制備了一種具有“光合增強(qiáng)”與“抗氧化”雙功能協(xié)同的碳點(diǎn)納米酶，其獨(dú)特之處在于同時(shí)具備了與葉綠體吸收光譜精準(zhǔn)匹配的雙發(fā)射熒光特性，以及模擬天然超氧化物歧化酶的抗氧化活性：

一方面，碳點(diǎn)發(fā)出的藍(lán)光與紅光，能夠被葉綠體高效捕獲，如同為光合作用系統(tǒng)“補(bǔ)充特定光譜”，從而顯著提升光能轉(zhuǎn)換與電子傳遞效率。

另一方面，其類酶活性可以高效清除鹽脅迫下過量產(chǎn)生的活性氧，直接減輕氧化損傷，避免作物消耗過多能量用于應(yīng)急防御，從而將更多資源用于生長。

研究團(tuán)隊(duì)以玉米為模式作物，系統(tǒng)驗(yàn)證了該碳點(diǎn)納米酶在不同層面的積極作用：

在種子萌發(fā)階段，碳點(diǎn)處理能顯著緩解鹽脅迫對玉米種子造成的氧化損傷，使發(fā)芽率、根長和生物量得到大幅恢復(fù)。

在幼苗生長階段，碳點(diǎn)不僅能有效提升葉綠素含量、凈光合速率等關(guān)鍵生理指標(biāo)，在鹽脅迫條件下（200 mM NaCl），玉米幼苗的株高、鮮重、干重以及光合系統(tǒng)核心功能均得到顯著提升與保護(hù)，其效果甚至接近于正常非脅迫條件下的生長水平。

為深入揭示其作用本質(zhì)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析。研究發(fā)現(xiàn)，碳點(diǎn)納米酶并非“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”，而是能夠系統(tǒng)性調(diào)控玉米幼苗體內(nèi)多條關(guān)鍵代謝通路，從而幫助作物建立起一個(gè)多層次、立體的耐鹽防御網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)抵抗”到“主動(dòng)適應(yīng)”的轉(zhuǎn)變。

該研究成功將納米酶的理性設(shè)計(jì)與農(nóng)業(yè)抗逆需求相結(jié)合，開發(fā)出一種性能優(yōu)越的雙功能碳點(diǎn)納米酶。它不僅為理解納米材料—植物互作提供了新案例，也為開發(fā)環(huán)境友好、高效協(xié)同的鹽堿地改良納米制劑提供了全新的思路與切實(shí)可行的技術(shù)。