近日，四川农业大学理学院“功能纳米农业应用创新”学科培育团队在农业纳米生物技术领域取得新进展。研究团队成功构建了一种新型铈铁共生纳米酶（PAA@Ce-Fe NMs），通过精准调控气孔运动与光合作用，显著提升小麦的耐旱性。相关研究成果以“Cerium-iron symbiotic nanozyme alleviates drought stress in wheat by targeting stomatal regulation and photosynthesis”（铈铁共生纳米酶通过靶向调控气孔与光合作用缓解小麦干旱胁迫）为题，发表于农业工程领域期刊Bioresource Technology（中科院环境科学与生态学一区，IF=9.0）。该研究为应对全球气候变化下日益严峻的干旱胁迫提供了全新的纳米调控新策略。

干旱胁迫导致植物体内活性氧（ROS）过量积累，严重抑制作物生长与光合效率，成为威胁粮食安全的核心因素之一。针对这一难题，研究团队采用共沉淀与煅烧工艺，合成了具有超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）双酶活性的铈铁共生纳米酶，并通过聚丙烯酸表面修饰，增强其稳定性与生物相容性。

实验显示，经100 mg/L PAA@Ce-Fe纳米酶根施处理后，干旱胁迫下小麦的株高、根长及生物量显著提升，光合速率、蒸腾速率与气孔导度明显恢复，胞间CO2浓度下降，光合效率得到有效改善。同时，叶片中丙二醛和过氧化氢等氧化损伤标志物水平分别降低40.0%和44.0%，超氧化物歧化酶与过氧化氢酶活性分别提升16.8%和18.7%，植株内源抗氧化能力显著增强。

通过转录组与代谢组联合分析，研究进一步揭示该纳米酶可上调光合相关基因（PsbA）、三羧酸循环关键酶（GGT、IDH1/2）及谷胱甘肽代谢通路，抑制NADPH氧化酶基因（Rboh）表达，并调控氨基酸代谢与ABC转运蛋白相关通路，系统性地增强小麦干旱适应性。尤为重要的是，该纳米酶能适度抑制气孔关闭关键信号通路中的SnRK2基因表达，避免气孔过度关闭导致的CO₂摄入受阻，实现“节水不抑光”的生理平衡；同时促进水通道蛋白（AQP）基因表达，增强植株水分运输能力，进一步缓解干旱胁迫。

该材料以铈、铁等必需微量元素为基础，兼具类酶活性与营养补充功能，细胞毒性试验与植物急性毒性测试均未观察到明显不良影响，显示出良好的生物安全性与环境兼容性，具备较高的农业应用潜力。

四川农业大学理学院2023级生物资源化学博士研究生陈科宇和2022级已毕业的生物资源化学硕士研究生王晓巍为本文共同第一作者，四川农业大学小麦研究所刘登才教授、四川农业大学理学院饶含兵教授和鲁志伟副教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金、西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室开放基金课题重点项目及四川农业大学学科建设双支计划项目的资助。

原文链接： https://doi.org/10.1016/j.biortech.2026.134367