最近发表在 Scientific Reports 上的一项研究探讨了使用氧化石墨烯（GO）作为种子包衣来提高玉米幼苗的生长。随着对粮食增产的需求日益增长，特别是面对严峻的气候条件，研究人员正在研究提高作物产量的创新方法。玉米作为一种重要的主食作物，受种子质量和环境因素的影响很大，因此，基于 GO 的处理方法等先进技术就显得尤为重要。
背景
众所周知，GO 具有独特的结构和化学特性，使其成为包括农业在内的纳米技术应用的理想候选材料。它的高比表面积、机械强度和与生物分子相互作用的能力为植物生长提供了潜在的益处。以往的研究表明，纳米材料可以提高种子发芽率，改善养分吸收，增强植物抵御干旱和虫害等压力的能力。GO 等碳基纳米材料因其在农业应用中的无毒和环保特性而备受关注。
研究
研究人员调查了不同浓度的 GO 在受控条件下对玉米幼苗生长的影响。玉米种子被一种含有商业种子处理剂和不同浓度 GO 的复合制剂包衣： 0 克/升（对照）、22 克/升（T1）、44 克/升（T2）、66 克/升（T3）和 88 克/升（T4）。包衣种子被播种在聚乙烯盆中，盆中的土壤具有特定的物理和化学特性，包括 pH 值和养分含量。
研究采用完全随机设计，每个处理组设三个重复。在温室中栽培 30 天后，测量了植株高度、茎直径、根长、鲜重和干重等主要生长参数。拉曼光谱和扫描电子显微镜（SEM）也被用来分析 GO 结构及其对幼苗形态的影响。
结果与讨论
结果表明，GO 种衣剂显著改善了玉米幼苗的生长，总根长明显增加。与对照组相比，T1、T2、T3 和 T4 处理的根长分别增加了 23.82 %、79.34 %、48.79 % 和 20.98 %。T2 处理（44 克/升 GO）的根长增幅最大。
地上部分的生长测量值（如茎杆直径、鲜重和干重）也呈现出类似的趋势，在浓度较高时，茎杆直径、鲜重和干重先增加到 T2，然后再下降。这表明，GO 有一个刺激生长的最佳浓度，浓度过高可能会阻碍生理过程。这项研究强调了优化 GO 浓度以获得最大效益的重要性。
在经过 GO 处理的秧苗中观察到的根系发育增强现象可能是由于水分和养分的吸收得到了改善。GO 的理化特性还可能影响促进生长的植物信号通路。有趣的是，虽然根系发育在不同处理之间存在显著差异，但植株高度却相对保持不变，这表明根系在早期幼苗培育过程中起着至关重要的作用。
表征技术进一步揭示了 GO 与植物组织的相互作用。拉曼光谱揭示了 GO 的石墨化和缺陷水平的细节，为其在农业应用中的反应性提供了宝贵的信息。这项研究突出了 GO 增强幼苗活力的潜力，同时也强调了影响植物整体发育的复杂相互作用，值得进一步研究。
结论
这项研究表明，GO 可能是一种有用的种子包衣剂，可在受控条件下改善玉米幼苗的生长。优化 GO 浓度可显著增加根长、鲜重和干生物量，这表明它对养分吸收和植物健康具有潜在的益处。
这些研究结果表明，GO 有可能应用于农业，尤其是在不理想的生长条件下。未来的研究应考察 GO 在各种环境条件下对作物产量和抗逆性的长期影响，以评估其在农业中的广泛可行性。
期刊参考
Zhang X., et al. (2025). Regulation of photosynthetic characteristics carbon and nitrogen metabolism and growth of maize seedlings by graphene oxide coating. Scientific Reports.
DOI: 10.1038/s41598-025-87269-0,
https://www.nature.com/articles/s41598-025-87269-0
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