現(xiàn)在的納米技術(shù)能夠在微觀納米尺度構(gòu)建特定的新型納米材料,。這些納米材料具備的物理化學(xué)性質(zhì)。而將納米技術(shù)應(yīng)用于植物研究與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并由此發(fā)展出的新技術(shù)phytonanotechnology,，甚至有潛力改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系,。比如控制農(nóng)業(yè)化學(xué)品的釋放（包括肥料、殺蟲劑和除草劑）,；靶向釋放生物分子（包括核苷酸,、蛋白質(zhì)和催化劑）；或者從外部改變植物的生長微環(huán)境,。同時還需要另一種技術(shù),，來評估這些納米新材料對植物的效用或損傷。FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)無疑是最佳的選項之一,。植物學(xué)家,、農(nóng)學(xué)家與材料學(xué)家合作，已經(jīng)利用這兩項技術(shù)開展了大量的工作,。本文簡單介紹其中一些杰出的研究,。

1. 碳基納米材料阻止煙草花葉病毒感染

    中國農(nóng)業(yè)大學(xué)與廣東農(nóng)科院合作，研究了多種納米材料對煙草花葉病毒的抑制作用,。研究中使用納米級二氧化鈦（TiO2）和銀（Ag）,，C60富勒烯，碳納米管（CNTs）處理本氏煙Nicotiana benthamiana葉片,。在煙草花葉病毒感染5天后,，CNTs和C60處理植株仍保持正常形態(tài)并沒有發(fā)現(xiàn)明顯病毒癥狀。TiO2和Ag則沒能阻止病毒感染,。FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治鰟t進一步發(fā)現(xiàn),，CNTs和C60處理植株的最大光化學(xué)效率QY-max（即Fv/Fm）、光適應(yīng)最大光化學(xué)效率Fv/Fm-Lss,、熒光衰減比率Rfd-Lss（也稱活力指數(shù)）均與野生型差別不大,，遠遠高于病毒處理組與TiO2和Ag處理組。這說明碳基納米材料保護了光系統(tǒng)與光合電子傳遞鏈的完整性與功能性,。而CNTs和C60處理植株的非光化學(xué)淬滅系數(shù)NPQ更低,，說明其光系統(tǒng)維持了較低的熱耗散。熒光成像圖則直觀地展示了不同處理間的差異,。

2. 利用納米材料進行植物基因傳遞

日本RIKEN可持續(xù)資源科學(xué)中心,、九州大學(xué)等單位合作開發(fā)了一種聚合物涂層碳納米管SWNT NCs。這種納米材料能夠穿過細胞壁屏障,，有效地將DNA和RNA傳遞到完好的植物中,。但很多時候,，納米材料也會對植物造成一定的損傷。為了驗證這一點,，研究人員使用FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)對浸潤SWNT NCs與它的pDNA復(fù)合體后的擬南芥進行了葉綠素?zé)晒獬上穹治?/span>,。結(jié)果表明，在7天的生長過程中,，各種處理間的最大光化學(xué)效率Fv/Fm都沒有表現(xiàn)出明顯差異,，而且數(shù)值范圍都保持在0.75-0.80之間，證明了SWNT NCs處理對樣品僅造成了低水平的脅迫,。這一研究發(fā)表于2022年《Nature Communications》,。

3. 納米光吸收材料增強自然光合作用

僅靠植物自身提升光合作用是不那么容易的，因此利用捕光材料（light-harvesting materia）增強自然光合作用是材料和植物交叉研究的熱點之一,。然而,，由于捕光范圍窄(只有紫外光或近紅外)和激發(fā)態(tài)壽命短。大多數(shù)捕光材料的工作效率并不太高,。東北林業(yè)大學(xué)利用上轉(zhuǎn)換納米粒子（UCNPs）和碳點（CDs）開發(fā)了一種新的光收集材料（UCNP@CDs）,，這種材料能有效吸收并將UV和NIR光轉(zhuǎn)化為可見光，激發(fā)態(tài)壽命長,。除了對材料本身的理化性質(zhì)與光學(xué)特性研究外,，FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治霭l(fā)現(xiàn)在UCNP@CDs下生長的擬南芥具有更高的最大光化學(xué)效率Fv/Fm，直接證明這種新型材料提高了植物的光合能力,。

參考文獻：

1. Wang P, et al. 2016. Nanotechnology: A New Opportunity in Plant Sciences. Trends in Plant Science, 21(8): P699-712

2. Adeel M, et al. 2021. Carbon-based nanomaterials suppress Tobacco Mosaic Virus (TMV) infection and induce resistance in Nicotiana benthamiana. Journal of Hazardous Materials,404(A): 124167  

3. Law SSY, et al. 2022. Polymer-coated carbon nanotube hybrids with functional peptides for gene delivery into plant mitochondria. Nature Communications, 13: 2417

4. Jiang M, et al. 2021. Integrating photon up- and down-conversion to produce efficient light-harvesting materials for enhancing natural photosynthesis. Journal of Materials Chemistry A, 9: 24308-24314

北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供植物光合與抗逆表型全面技術(shù)方案：

l FluorCam葉綠素?zé)晒?/span>/多光譜熒光技術(shù)

l SpectraPen/PolyPen,、Specim高光譜測量技術(shù)

l PlantScreen植物高通量表型成像分析平臺

l EcoDrone無人機遙感表型技術(shù)方案

l PhenoTron®-HSI種質(zhì)資源高光譜成像分析系統(tǒng)

l PhenoPlot輕便型植物表型成像分析系統(tǒng)

l PhenoPlot®懸浮雙軌式表型成像分析系統(tǒng)

l  PhenoTron-PTS植物表型分析平臺

l  PhenoTron復(fù)式作物種質(zhì)資源表型分析平臺

l Thermo-RGB紅外熱成像技術(shù)