潘灿平教授课题组在纳米硒提升茶树植物健康及缓解农药胁迫和提升茶产品

本网讯 1月22日，理学院农药创新研究中心潘灿平教授课题组在国际期刊Environmental Pollution上发表了纳米硒叶面强化提升茶叶品质和缓解农药胁迫的最新研究成果。该研究较系统地揭示了纳米硒外源强化在提升茶叶抗非生物胁迫和品质提升上的核心机理，为实现纳米硒在茶叶抵抗农药胁迫并提升品质方面提供了理论支撑。

研究显示，在作物上长期使用农药可影响作物抗氧化系统、营养品质和风味、作物抗逆性。在减轻农药胁迫方向，采取有效外源干预措施方面缺乏系统和有效的手段。在农药诱导的氧化胁迫下，纳米硒等植物健康激活剂与茶品质之间的关系尚缺少研究。该研究通过田间实验和室内多组学研究发现，在茶园中长期使用农药会使植株累积过量的活性氧，导致植物体内氧化损伤并影响茶的营养品质。而纳米硒可激活作物抗氧化系统，使抗坏血酸-谷胱甘肽（ASA-GSH）循环中抗氧化酶含量和活性显著提高，有助于最大程度降低农药的氧化损伤。硒的生物强化显著提高了茶产品中蛋白质、胡萝卜素、茶多酚、儿茶素等营养物质和功能性物质的积累。通过代谢组学和转录组学等研究发现， 纳米硒可通过调节谷氨酰胺-谷氨酸循环（GS-GOGAT）诱导茶氨酸、谷氨酸、脯氨酸和精氨酸的产生。纳米硒的外源补充可促进茶树的次生代谢，进而增加茶叶中总酚和黄酮类化合物的生物合成。纳米硒促进了土壤中硒元素的吸收转化， 生产的富硒茶中多种关键香气成分有大幅度提升。

该研究得到国家科技部十三五重点研发专项课题“茶产品质量安全与健康评价及示范应用”、广西科技创新重大专项“富硒农产品国家技术标准研究与应用示范”项目支持。该论文以中国农业大学理学院为第一完成单位,在读李栋博士生为论文的第一作者,潘灿平教授为论文通讯作者。此前，潘灿平教授课题组在JAFC、ACS Sustainable Chem. Eng. 等期刊上发表了纳米硒作为生物刺激素提升辣椒、芹菜等作物上植物健康及其诱导抗病虫的机制研究。

据悉，潘灿平教授团队近年来研发了特定尺度的生物纳米硒，并解决了产品稳定性和生物有效性关键技术，集成了害虫趋避与物理性诱的茶园应用，可有效阻控农药等有机风险物和镉等重金属污染，并能显著提升茶叶品质。课题组申请了“壳聚糖功能化纳米硒复合菌酶体系在提高茶叶品质中的用途”等国家发明专利。课题组研究了纳米硒等作为植物健康激活剂提高谷胱甘肽过氧化物酶等活力的核心机制，发现其可调控各种植物内源激素合成与钙等微量元素吸收，使植物产生诱导抗病性、使得植物茉莉酸等通路得到调控而合成更多抗氧化成分和趋避虫害的萜烯类等物质。通过田间示范表明，该项技术可显著提高植株的光合作用和根系生长，提高茶树等作物的抗逆性，并诱导抗病虫害；茶多酚、氨基酸等成分得到大幅度提升（提升50-80%以上）；茶叶产品的风味香气、耐泡性、抗氧化能力得到大幅度提升。使用生物纳米硒等植物健康激活剂，集成昆虫信息素“推-拉式”技术能够有效防控茶叶上重要的叶蝉成虫，已在全国30多个茶叶主产基地20多万亩开展了示范应用。该项技术在其他蔬菜水果、中药材等作物上开展了验证，具有广阔的市场前景，可产生显著的经济、社会和生态效益。该成果集成植物健康激活剂和昆虫信息素等手段，作物健康管理在茶叶等农产品和食品提质增效、农药减量和替代使用中具有广阔的前景，适合有机、绿色、生态现代农业发展。