近日，青島農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院博導韓磊教授團隊在鹽堿地作物抗逆與生長促進研究方面取得新進展，通過合成一種新型碳點納米酶，在不依賴基因改造和有機農(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)大學農(nóng)學院為第一通訊單位，農(nóng)學院教師蘇成付副教授、農(nóng)學院碩士研究生彭欣、化藥學院碩士研究生譚婧盈為共同第一作者，農(nóng)學院博士生導師、化藥學院生物納米與分子識別團隊及國創(chuàng)中心納米農(nóng)業(yè)工程團隊負責人韓磊教授為第一通訊作者，團隊許曉凱教授為共同通訊作者。

韓磊教授團隊創(chuàng)新性地設(shè)計并制備了一種具有“光合增強”與“抗氧化”雙功能協(xié)同的碳點納米酶，其獨特之處在于同時具備了與葉綠體吸收光譜精準匹配的雙發(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，碳點發(fā)出的藍光與紅光，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。

研究團隊以玉米為模式作物，系統(tǒng)驗證了該碳點納米酶在不同層面的積極作用：

在種子萌發(fā)階段，碳點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。

在幼苗生長階段，碳點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，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，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)，團隊進一步進行了轉(zhuǎn)錄組學分析。研究發(fā)現(xiàn)，碳點納米酶并非“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多層次、立體的耐鹽防御網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)從“被動抵抗”到“主動適應(yīng)”的轉(zhuǎn)變。

該研究成功將納米酶的理性設(shè)計與農(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可行的技術(shù)。