近日，林学院林木抗逆栽培及森林质量提升团队在《Industry Crops & Products》发表了题为“Carboxylated multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) improve poplar seedling tolerance of salt stress” 的最新研究成果，系统阐释了碳基纳米材料的羧基化改性方法及其对植物耐盐能力提升的调控机制。山东农业大学为论文第一完成单位，2023级博士研究生韩文昊和王燕讲师为论文第一作者，王延平教授为通讯作者。
多壁碳纳米管MWCNTs是一种碳同素异形体，属于典型的一维纳米材料。自上世纪90年代被发现以来已被广泛应用于能源电池等诸多领域。碳基纳米材料在植物领域的应用也是近年来国际科学的前沿领域之一，研究发现其对种子萌发、根系生长、养分水分吸收等具有较好促进作用。但原始MWCNTs易团聚、分散性差、在水中易发生沉降反应等问题，这严重影响了MWCNTs的使用效率。针对这一问题，研究团队利用酸化处理对多MWCNTs进行了羧基化改性，发现在不改变碳管化学属性的情况下，可显著提升MWCNTs的亲水性、稳定性，并显著提升杨树耐盐性。团队利用荧光标记标记等技术，观察到MWCNTs可迅速通过根系皮层向内输送至木质部。基于X-ray光电子能谱，发现盐胁迫环境中改性MWCNTs对钠离子的影响倾向于电子扰动而非强力吸附，因此MWCNTs-COOH的存在缓解了钠离子渗透对细胞结构的损伤。在生理层面上，羧基化MWCNTs可激活根系H+-ATP酶，刺激H+外排，导致膜电位呈超极化状态，同时促进根表面钾离子内流，根内钠离子荧光降低；增强根表面钙离子内流，激发根内钙离子荧光增加。
在植株整体水平上，羧基化MWCNTs提高了杨树地上部叶片最大光化学量子产量（Fv/Fm），叶片抗氧化酶活性及可渗透调节物质含量；同时，增强了根系抗氧化系统，减轻活性氧损伤，减少了根系钠离子含量，改变离子运输和分布。上述研究全面揭示了MWCNTs-COOH增强植物耐盐性的具体机制，对杨树抗逆栽培及碳基纳米材料的盐碱地应用提供了新见解。
本研究得到山东省自然科学基金、国家自然科学基金以及山东省重点研发计划等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.124526
编 辑：万 千
审 核：贾 波
