近日，園藝科學(xué)與工程學(xué)院王小非教授團隊在《Fruit Research》在線發(fā)表了題為“Efficient enhancement of calcium content in apple by calcium-encapsulated carbon dots”的研究論文。開發(fā)了一種能夠促進蘋果果實鈣吸收，提高果實品質(zhì)的植物納米型補鈣劑。

蘋果是世界大宗水果之一，在2020-2021年產(chǎn)季產(chǎn)量排名中，我國以4406.6萬噸的產(chǎn)量位居第一。作為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的重要組成部分，蘋果產(chǎn)業(yè)在我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加農(nóng)民收入以及出口創(chuàng)匯等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著我國國民消費水平的不斷提高，消費者對優(yōu)質(zhì)蘋果的需求也日益旺盛，果實品質(zhì)常受到栽培技術(shù)，肥水管理和采后貯藏等多種因素的綜合影響，其中保證營養(yǎng)的充足供給是提高蘋果果實品質(zhì)的重要基礎(chǔ)。

鈣是植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，參與多種重要的生理生化過程。蘋果對鈣的需求量很大，特別是在果實發(fā)育后期，鈣含量的多少直接影響果實品質(zhì)的形成以及采后儲藏和運輸。然而，目前在果園生產(chǎn)中，由于土壤有效鈣含量低，鈣的移動性差，養(yǎng)分施用不合理以及土壤酸化等原因，導(dǎo)致果樹缺鈣現(xiàn)象普遍發(fā)生。植物主要通過根系吸收鈣元素，在蒸騰拉力的作用下通過木質(zhì)部向上運輸，因此缺鈣多出現(xiàn)在蒸騰作用弱的部位，如幼葉和果實，尤其是套袋果實，更容易引起果實缺鈣。蘋果缺鈣會引發(fā)苦痘病，水心病等，直接影響蘋果品質(zhì)和生產(chǎn)效益的提高，嚴(yán)重制約蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此改善和解決蘋果果實缺鈣是亟需解決的問題之一。

納米肥料作為新型納米工具之一，能夠為植物生長發(fā)育輸送營養(yǎng)元素。與傳統(tǒng)肥料相比，納米肥料可以增強植物的吸收，減少肥料在土壤中的固定和流失，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上表現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用前景，但在調(diào)控果實鈣吸收、提高果實品質(zhì)方面，相關(guān)研究較少。本研究以提高蘋果果實鈣含量為切入點，通過水熱法自主合成了一種納米鈣肥（Ca-CDs），并得到以下結(jié)論：

（1）Ca-CDs具有合成簡單、溶解性高、不易鈣化的特點；

（2）Ca-CDs能夠被植物有效吸收和利用，且其在植物體內(nèi)的運輸是不依賴于能量消耗的被動擴散。

（3）Ca-CDs能夠提高缺鈣擬南芥的生物量、鈣含量和葉綠素含量，降低丙二醛和相對電導(dǎo)率，緩解擬南芥的缺鈣脅迫。

（4）果園試驗證明，葉面噴施和根部澆灌Ca-CDs處理能顯著增加蘋果果實鈣含量，提高果實品質(zhì)（硬度，可溶性糖含量，細胞壁物質(zhì)等）。

綜上所述，本研究首次設(shè)計開發(fā)了一種應(yīng)用于果樹生產(chǎn)實踐的納米補鈣劑，探究了Ca-CDs的運輸特性和補鈣能力，證明了其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力，為改善果實缺鈣，促進蘋果果實鈣吸收以及提高果實品質(zhì)方面提供了新的技術(shù)支持和理論依據(jù)。

該研究得到國家自然科學(xué)基金，國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項目的資助。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波