纳米二氧化硅对水稻种子萌发及分蘖期生长和光合特性的影响

摘要：为探究纳米二氧化硅（SiO2 NPs）对水稻种子萌发、生长、生理和光合作用的影响，为SiO2 NPs应用于农业生产提供参考，采用完全随机设计，分别使用0.01、0.10、1.00、10.00 g/L的SiO2 NPs（30 nm）水分散液对水稻种子和叶片表面进行处理，依次以T1、T2、T3、T4表示，并以去离子水作为对照（CK），研究SiO2 NPs对水稻种子发芽情况以及分蘖期水稻株高、分蘖数、生物量、可溶性多糖含量、可溶性蛋白质含量、游离氨基酸含量、总酚含量、叶绿体色素含量、光合速率、光合荧光参数的影响。结果表明，T3水稻种子发芽势、发芽指数、活力指数分别比CK高6.6%、32.7%、43.4%；T2水稻根生物量比CK高43.6%，T3水稻茎、叶生物量分别比CK高143.9%、15.2%；T3水稻叶片可溶性多糖、总酚含量分别比CK高107.1%、26.7%；T4水稻叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素总含量分别比CK高21.3%、60.3%、45.6%、30.6%；T3水稻叶片光合速率比CK高32.4%，光反应过程中光化学淬灭系数qP、qL分别比CK高68.5%、61.7%，相对光电子传导速率ETR和实际光化学量子产量Y（Ⅱ）均比CK高69.7%。建议使用0.10～1.00 g/L的SiO2 NPs对水稻进行浸种及分蘖期处理。

关键词：纳米二氧化硅；水稻（Oryza sativa L.）；种子萌发；植物生长；光合特性；分蘖期

中图分类号：Q945； S511； S145.9" " " " "文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）11-0006-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.11.002 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of SiO2 nanoparticles on seed germination， growth and photosynthetic properties of rice at tillering stage

LI Xin-kui1， LUO Xue-gang1，2

（1.School of Life Science and Engineering， Southwest University of Science and Technology， Mianyang" 621010， Sichuan， China；

2.Engineering Research Centre of Biomass Materials， Ministry of Education， Mianyang" 621010， Sichuan， China）

Abstract： To investigate the effects of silica nanoparticles （SiO2 NPs） on rice seed germination， growth and photosynthesis， and" provide a reference for the application of SiO2 NPs in agricultural production， a completely randomized design was used， the surface of rice seeds and leaves was treated with 0.01， 0.10， 1.00 and 10.00 g/L aqueous dispersions of 30 nm SiO2 NPs， expressed sequentially as T1， T2， T3 and T4， and deionized water was taken as control （CK）. The effects of SiO2 NPs on rice seed germination， growth indices and photosynthetic characteristics such as plant height， tillering number， biomass， soluble polysaccharides content， soluble proteins content， free amino acids content， total phenols content， pigment content of chloroplast， photosynthetic rate and photosynthetic fluorescence parameters at tillering stage were investigated. The results showed that the germination potential， germinate index and vitality index of rice seeds under T3 increased by 6.6%， 32.7% and 43.4% respectively compared to CK. Root biomass of rice under T2 increased by 43.6% compared to CK， while stem and leaf biomass of rice under T3 increased by 143.9% and 15.2% respectively. The contents of soluble polysaccharides and total phenols of rice leaves under T3 were 107.1% and 26.7% higher than those in CK， respectively. The contents of chlorophyll a， chlorophyll b， carotenoid and total chlorophyll of rice leaves under T4 were 21.3%， 60.3%， 45.6% and 30.6% higher than those in CK， respectively. Photosynthetic rate， the photochemical quenching coefficients qP and qL during the light reaction process， relative photoelectron conduction rate ETR and actual photochemical quantum yield Y（Ⅱ） of rice leaves under T3 increased by 32.4%， 68.5%， 61.7%， 69.7% and 69.7% compared to CK respectively. It was recommended to use 0.10～1.00 g/L SiO2 NPs for rice seed soaking and tillering stage treatment.

Key words：silica nanoparticles； rice （Oryza sativa L.）； seed germination； plant growth； photosynthetic properties； tillering stage

联合国发布的《World Population Prospects 2022》［1］报告指出，2050年全球人口规模将达97亿，届时全球粮食产量与需求量之间将存在巨大的缺口，全球粮食需要在目前的基础上稳产和增产［2］。水稻（Oryza sativa L.）是世界人口消费的主食，养活了全球一半以上的人口［3］。研究表明，硅是水稻生长过程中的有益元素，在生产中施加硅肥能够实现水稻的有效增产［4，5］。传统的硅肥主要由硅酸盐组成（包含硅酸钠、硅酸钾和硅酸钙等），尽管其能快速补充土壤中有效硅含量，但存在易流失、生物利用率低等缺点［6］。随着纳米技术的深入研究，人们发现纳米技术在改良作物农艺性状和增加作物抗逆性等方面具有优良的性能，因此各种纳米硅材料开始作为纳米硅肥进行研究［7，8］。与传统硅肥相比，纳米硅肥因为其小尺寸、高比表面积和高活性的特性，更容易被作物吸收利用，此外，纳米硅肥能够更好地吸附和固定在土壤中并缓慢地释放出硅元素，为作物提供长期的硅营养［9，10］。

纳米二氧化硅（SiO2 NPs）是纳米硅肥的一种，因其具有尺寸小、生物相容性好、制备成本低等诸多优点，被认为是一种潜在的新型安全农用化学品。小尺寸的纳米颗粒与其对应的大颗粒相比，能够更迅速且有效地渗透进入植物与之发生相互作用。已有研究表明，在适宜的处理浓度下，SiO2 NPs对植物的生长发育具有积极的影响。SiO2 NPs浸种可以打破种子休眠，提高向日葵［11］和番茄［12］种子的发芽率和发芽势，土壤或营养液中添加SiO2 NPs对番茄［12］、向日葵［13］、曲序香茅［14］、小麦、豌豆和芥菜［15］的株高、根长、叶厚和生物量等农艺性状具有促进作用；SiO2 NPs处理能促进黄芪维管系统的发育［16］，提升小麦、曲序香茅等植物叶片叶绿素含量，改善气孔开闭水平，提高光合效率［14，17-19］。此外，SiO2 NPs能够通过调节植物的水分关系、抗氧化系统、细胞结构强度等缓解在盐、干旱、极端天气、重金属等非生物胁迫下造成的损伤［20］。

综上所述，SiO2 NPs在改善作物生长方面具有巨大的潜力，适宜的处理对作物的生长发育具有积极的影响，但其潜在机制仍需进一步研究和揭示。目前关于SiO2 NPs与水稻相互作用的研究多集中在土壤或营养液中添加SiO2 NPs，采用叶面喷施方法的相关研究较少，尚需进一步研究来探究SiO2 NPs对水稻的影响，以确保其能够应用于农业生产中。本研究通过分析萌发阶段和分蘖期水稻对SiO2 NPs的响应，探明SiO2 NPs对水稻种子萌发、分蘖期水稻生长和光合作用的影响，为SiO2 NPs应用于农业生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

SiO2 NPs水分散液（粒径30 nm，质量分数20%），来源于苏州优锆纳米材料有限公司。供试水稻为荃两优822，由安徽省皖农种业有限公司提供。

1.2 试验设计与方法

试验于2023年4—8月在西南科技大学材料环境降解及安全性评价实验场温室（104°42′E，31°32′N）中进行。SiO2 NPs用去离子水分别稀释至0.01、0.10、1.00、10.00 g/L，依次用T1、T2、T3、T4表示，以去离子水作为对照（CK），处理前超声30 min使其均匀分散，现配现用。

盐水选种，撇去浮于水面的种子，使用5% H2O2对种子表面消毒30 min，去离子水漂洗3次后备用。将种子置于不同浓度SiO2 NPs的锥形瓶中浸种24 h，期间更换1次浸种液。每个处理100粒种子，设3次重复。将浸种后的种子置于平板上于人工气候箱（白天：温度30 ℃，湿度60%；夜间：温度25 ℃，湿度60%）发芽，每天记录发芽种子数，以种子露白2 mm作为发芽的标准。以CK日发芽种子数最高时的累积发芽数计算发芽势，按照GB/T 3543.4—1995规定计算发芽率，参照殷小冬等［21］的方法计算发芽指数和活力指数。

发芽试验结束后，选取CK中长势一致的水稻幼苗移栽至水培缸（规格：40 cm×25 cm×30 cm）中进行后续试验，光照度30 000 lx，光暗周期为12 h/12 h，温度25～30 ℃，湿度60%。营养液配比使用国际水稻研究所Kimura B配方，间隔7 d补充1次营养液，期间按需补充纯水。待90%植株分蘖≥3个时，用喷壶进行SiO2 NPs叶面喷施处理，间隔3 d处理1次，共3次。每次处理前使用保鲜膜覆盖定植篮，避免叶片上的溶液滴下渗入营养液中，处理时确保所有叶片表面被润湿，每个处理设置3个重复。处理14 d后测定各指标。

1.3 植物生长、生理和光合指标的测定

采用钢卷尺测定水稻株高，目视法进行分蘖计数。可溶性多糖含量采用硫酸-蒽酮法［22］测定；可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝-G250法［22］测定；游离氨基酸含量采用茚三酮溶液显色法［22］测定；总酚含量采用福林酚法［23］测定；叶绿体色素含量采用醇提取法［22］测定。

采用TYS-4N型叶绿素测定仪测定水稻叶片氮含量和叶绿素相对含量（叶片SPAD值）。通过LCPro-SD型光合仪（美国ADC Bioscientiofic公司）测定叶片的胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、光合速率（Pn）。仪器工作参数设定为叶室温度25 ℃、光照度1 000 lx、叶室CO2浓度0.04%。通过MINI-PAN型便携式荧光测定仪（德国Walz公司）检测水稻叶片的光合荧光参数，检测指标包括叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）的光化学荧光猝灭系数qP和qL、暗适应下的非光化学淬灭系数qN、光照下非光化学荧光淬灭NPQ、相对光电子传导速率ETR、最大光化学量子产量Fv/Fm、实际光化学量子产量Y（Ⅱ）。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS V20.0软件对数据进行单因素方差分析和HSD检验。采用Origin 9.8软件作图及排版。

2 结果与分析

2.1 SiO2 NPs浸种对水稻种子萌发的影响

发芽势、发芽率、发芽指数是评估作物种子发芽能力的指标，活力指数是评估种子和幼苗生长活力的指标。由表1可知，SiO2 NPs浸种后，水稻种子的发芽势、发芽指数、活力指数明显提高，其中T3水稻种子发芽势为97.33%±0.58%，比CK高6.6%（Plt;0.05），发芽指数为32.88±0.91，比CK高32.7%（Plt;0.05），活力指数为278.75±9.94，比CK高43.4%（Plt;0.05），表明SiO2 NPs能够加快种子萌发速率，提高种子胚根生长活力。SiO2 NPs浸种后，水稻种子的发芽率与CK无显著差异，且发芽率均在97.00%以上，表明SiO2 NPs浸种对种子发芽率无明显影响。

2.2 不同浓度SiO2 NPs处理对水稻生长的影响

株高和分蘖数是影响水稻株型和产量的重要指标，适宜的株高和分蘖数能够增加水稻的产量。由图1可知，SiO2 NPs处理后，水稻分蘖期株高为78.0～80.2 cm，平均分蘖为4.8～5.2个/株，各处理间差异均不显著，表明SiO2 NPs喷施处理对水稻株高和分蘖无影响。

生物量可以反映作物生长的强度和活力。由图2可知，水稻植株各部位生物量随SiO2 NPs浓度呈先上升后下降的趋势，其中T2水稻根生物量最高，平均根生物量为（0.329 3±0.023 8）g/株，比CK高43.6%（Plt;0.05），T3水稻茎生物量最高，为（0.371 5±0.028 9）g/株，比CK高143.9%（Plt;0.05），T3水稻叶生物量最大，为（0.448 4±0.016 4）g/株，比CK高15.2%（Plt;0.05），T2处理整株水稻生物量最高，为（1.102 1±0.043 2）g/株，比CK高16.9%（Plt;0.05），但与T3不显著。由此可知，SiO2 NPs能够促进水稻生物量积累。

2.3 不同浓度SiO2 NPs处理对水稻生理指标的影响

由图3可知，与CK相比，SiO2 NPs处理对水稻叶片可溶性多糖和总酚含量存在影响，对可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量影响不显著。可溶性多糖和总酚的含量随SiO2 NPs浓度的增加呈先上升后下降的趋势，T3水稻可溶性多糖、总酚含量分别为（15.10±1.46）mg/g、（0.76±0.03）mg/g，与CK相比分别显著增加107.1%、26.7%（Plt;0.05）。

2.4 不同浓度SiO2 NPs处理对水稻叶片氮含量和叶绿素含量的影响

叶绿素是植物叶片中负责吸收和转化光能的重要组成［24］，叶片SPAD值代表叶片叶绿素含量的相对值，由图4可知，SiO2 NPs处理明显提高了水稻叶片SPAD值和氮含量。其中，T4水稻叶片SPAD值、氮含量最高，叶片SPAD值为44.18±1.23，氮含量为（16.62±0.40）mg/g，分别比CK高10.5%和5.9%，均达显著水平（Plt;0.05）。这说明SiO2 NPs能够提高水稻叶片的叶绿素相对含量和氮含量。

由图5可知，SiO2 NPs处理水稻叶片叶绿体色素含量显著上升，其中T4水稻叶片中叶绿素a含量为（0.59±0.01）mg/g，叶绿素b含量为（0.23±0.02）mg/g，类胡萝卜素含量为（0.20±0.01）mg/g，叶绿素总含量为（0.82±0.03）mg/g，分别比CK提升21.3%、60.3%、45.6%、30.6%，均达显著水平（Plt;0.05），说明叶面喷施SiO2 NPs能够提高水稻叶片中叶绿素含量。

2.5 不同浓度SiO2 NPs处理对水稻光合作用和光合荧光参数的影响

光合作用是植物重要的生化过程，为植物的生长提供能量和养分［25］。由图6可知，Ci、Gs、Tr各处理间无显著差异，Pn处理间差异显著（Plt;0.05）。T2、T3、T4水稻Pn分别为（10.65±0.87）μmol/（m2·s）、（11.58±0.58）μmol/（m2·s）、（10.10±0.90）μmol/（m2·s），分别比CK高21.8%、32.4%、15.6%，且均达显著水平（Plt;0.05），说明叶面喷施SiO2 NPs能够在一定程度上提高水稻叶片的光合速率。

各处理水稻叶片叶绿素荧光参数的变化如图7所示，SiO2 NPs对水稻叶片Fv/Fm无显著影响，适宜浓度处理下对暗适应后的水稻叶片qP、qL、NPQ、ETR、Y（Ⅱ）具有显著影响（Plt;0.05）。其中，光化学淬灭系数qP、qL呈先上升后下降的趋势。T3的qP、qL分别为0.049±0.004、0.015±0.005，分别比CK高68.5%、61.7%（Plt;0.05）。暗适应下的非光化学淬灭系数qN、光照下非光化学荧光淬灭NPQ在CK、T1、T2、T3间不存在显著差异，T4的qN为0.456±0.030、NPQ为0.377±0.014，分别比CK低7.4%、7.6%，其中NPQ达显著水平（Plt;0.05）。相对光电子传导速率ETR、实际光化学量子产量Y（Ⅱ）随SiO2 NPs浓度的增加呈先上升后下降的趋势，其中T3的ETR为14.090±1.110、Y（Ⅱ）为0.034±0.004，均比CK高69.7%，且均达显著水平（Plt;0.05）。上述结果表明，喷施SiO2 NPs能够提高水稻叶片的光合能力，提升叶片的光化学量子产量。

3 小结

SiO2 NPs能够促进水稻种子萌发和分蘖期水稻生长。在发芽试验中，SiO2 NPs能够加快水稻种子萌发，提高种子的发芽势和发芽指数，提高种子萌发活力。在分蘖期喷施SiO2 NPs能够在一定程度上提高水稻叶片含氮量、总酚和叶绿素含量，增强水稻叶片对光能的吸收转化，促进水稻光合作用合成糖类，增加叶片和茎中生物量积累，促进水稻生长。综上所述，建议在生产中使用0.10～1.00 g/L的SiO2 NPs进行水稻种子浸种及分蘖期处理。

4 讨论

纳米粒子作为农用化学品对植物的生长发育有积极的影响［26］，Na2SiO4、SiO2被证实能够打破种子休眠，加快种子萌发［27，28］。本研究SiO2 NPs浸种后，种子发芽高峰期提前，发芽势、发芽指数、活力指数升高，但对发芽率无显著影响，这与Sembada等［29］使用SiO2 NPs（10～17 nm、110～120 nm）在番茄种子上的研究结果一致。Ji等［30］和Sun等［31］的研究表明SiO2 NPs（gt;300 nm）能够促进玉米种子的萌发，Azimi等［32］的研究也表明SiO2 NPs能够打破高茅草种子休眠，使高茅草种子平均发芽时间缩短。这可能是由于溶液中的SiO2 NPs附着在颖壳或种皮上［33］，SiO2 NPs的高比表面积带来的强吸附能力使种子吸水肿胀加快，胚芽果皮提前破裂，释放出其中的生长调节剂和信号分子，胚乳中的酶被激活［34］，为胚芽的生长提供营养物质，加速种子的萌发和幼苗的生长。

田间试验表明，施加硅肥能够促进作物对养分的吸收，增强作物的光合作用，促进作物的生长［5，35，36］。Mbaraka等［37］采用叶面喷施正硅酸显著提高了水稻的株高、分蘖等各项农艺性状指标。与普通SiO2相比，SiO2 NPs具有更小的尺寸、更高的比表面积和良好的生物相容性等特性，这些特性促使SiO2 NPs能够更容易被植物吸收利用。杨岭等［38］通过SiO2 NPs和亚微米SiO2对卷心菜、萝卜、黄瓜幼苗进行根暴露试验，发现SiO2 NPs和亚微米SiO2对3种蔬菜幼苗根系不存在毒性，且SiO2 NPs能够促进3种蔬菜的生长，亚微米SiO2则不存在促进作用。本研究中喷施SiO2 NPs对水稻植株的株高、分蘖未造成显著影响，可能是由于处理时间短导致；但叶面喷施SiO2 NPs显著增加了水稻植株根、茎、叶的总生物量，这与Li等［39］在小麦上的研究结果基本一致。氮是植物生长发育过程中的必需元素，是叶绿体的主要组成成分［40］，SiO2 NPs喷施促进了植物对氮的吸收，氮含量的升高促进叶片总酚和叶绿素的合成和积累［41，42］。叶绿素含量升高提高了水稻叶片对光能的吸收和利用，具体表现为光合作用过程中净光合速率上升，这与高臣等［43］的研究结果基本一致。由叶绿素荧光参数的变化可以发现，SiO2 NPs喷施处理不会对水稻叶片的最大光化学量子产量（Fv/Fm）产生显著影响，这是因为Fv/Fm在非胁迫条件下不受物种和生长条件的影响［44］。SiO2 NPs处理后水稻叶片的光化学淬灭系数qP和qL、相对光电子传导速率ETR、实际光化学量子产量Y（Ⅱ）上升，光照下非光化学荧光淬灭NPQ呈下降趋势，这表明在一定程度上PSⅡ反应中心的开放程度更高，电子传递活性更高，即光能被吸收并通过光合色素复合物和电子传递链的传递速度加快，光能向化学能转化的效率变快，以热能耗散的比例下降，实际光化学量子产量增加［45］。叶绿素含量和光能转化效率提高最终表现为叶片光合速率（Pn）变快，CO2和H2O被更快地转化为糖类，叶片中可溶性多糖含量升高，且能够向茎输送更多的光合产物［46］，提高水稻的生物量积累。

本研究通过SiO2 NPs对水稻浸种后的萌发情况和分蘖期叶片喷施处理后的生长情况、光合作用和光合荧光参数的测定揭示了SiO2 NPs对萌发阶段和分蘖期水稻生长的促进作用，为SiO2 NPs应用于农业生产中作为硅肥或绿色农药载体提供了试验依据。然而，实际应用效果和深入的分子机理仍有待进一步探究，后续可通过田间试验对喷施效果进行研究，同时通过代谢组学和转录组学探究SiO2 NPs调控水稻光合作用在分子水平上的机理。

参考文献：

［1］ World population prospects 2022： Summary of results［R］. UN department of economic and social affairs， 2022.

［2］ 孔祥智， 何欣玮.粮食安全背景下早稻生产的战略价值与发展路径［J］.农村经济， 2022（10）： 37-46.

［3］ HUNTER M C， SMITH R G， SCHIPANSKI M E， et al. Agriculture in 2050： Recalibrating targets for sustainable intensification［J］. Bioscience， 2017， 67（4）： 386-391.

［4］ CHAIWONG N， PROM-U-THAI C. Significant roles of silicon for improving crop productivity and factors affecting silicon uptake and accumulation in rice： A review［J］. Journal of soil science and plant nutrition， 2022， 22（2）： 1970-1982.

［5］ 张万洋， 李小坤.水稻硅营养及硅肥高效施用技术研究进展［J］.中国土壤与肥料， 2020（4）： 231-239.

［6］ 邹文思.硅肥研究进展和我国硅肥需求及生产现状［J］.农业与技术， 2023， 43（15）： 97-100.

［7］ USMAN M， FAROOQ M， WAKEEL A， et al. Nanotechnology in agriculture： Current status， challenges and future opportunities［J］. Science of the total environment， 2020， 721： 137778.

［8］ 孙德权， 陆新华， 胡玉林， 等.纳米硅材料对植物生长发育影响的研究进展［J］.热带作物学报， 2019， 40（11）： 2300-2311.

［9］ AMIN M， JUITA N， ASNAWI. Application of nano silica fertilizer in agricultural sustainability （a review）［J］. IOP conference series： Earth and environmental science， 2023， 1230（1）： 012063.

［10］ BANSAL K， HOODA V， VERMA N， et al. Stress alleviation and crop improvement using silicon nanoparticles in agriculture： A review［J］. Silicon， 2022， 14（16）： 10173-10186.

［11］ FLORES R A， ARRUDA E M， DE SOUZA JUNIOR J P， et al. Nutrition and production of Helianthus annuus in a function of application of leaf silicon［J］. Journal of plant nutrition， 2019，" " " " 42（2）： 137-144.

［12］ SIDDIQUI M H， AL-WHAIBI M H. Role of nano-SiO2 in germination of tomato （Lycopersicum esculentum seeds Mill.）［J］. Saudi journal of biological sciences， 2014， 21（1）： 13-17.

［13］ JANMOHAMMADI M， SABAGHNIA N. Effect of pre-sowing seed treatments with silicon nanoparticles on germinability of sunflower （Helianthus Annuus）［J］. Botanica lithuanica，2015，21（1）：13-21.

［14］ MUKARRAM M， KHAN M M A， CORPAS F J. Silicon nanoparticles elicit an increase in lemongrass （Cymbopogon flexuosus （Steud.） Wats） agronomic parameters with a higher essential oil yield［J］. Journal of hazardous materials， 2021， 412： 125254.

［15］ CHOURASIYA V K， NEHRA A， SHUKLA P S， et al. Impact of mesoporous nano-silica （SiO2） on seed germination and seedling growth of wheat， pea and mustard seed［J］. Journal of nanoscience and nanotechnology， 2021， 21（6）： 3566-3572.

［16］ MOGHANLOO M， IRANBAKHSH A， EBADI M， et al. Differential physiology and expression of phenylalanine ammonia lyase （PAL） and universal stress protein （USP） in the endangered species Astragalus fridae following seed priming with cold plasma and manipulation of culture medium with silica nanoparticles［J］. 3 Biotech， 2019， 9（7）： 288.

［17］ KATARIA S， JAIN M， RASTOGI A， et al. Role of nanoparticles on photosynthesis［M］. Amsterdan，Netherlands Elsevier， 2019.

［18］ HASSAN H， ALATAWI A， ABDULMAJEED A， et al. Roles of Si and SiNPs in improving thermotolerance of wheat photosynthetic machinery via upregulation of PsbH， PsbB and PsbD genes encoding PSII core proteins［J］. Horticulturae， 2021， 7（2）： 16.

［19］ ARIF Y， SINGH P， BAJGUZ A， et al. Silicon mediated abiotic stress tolerance in plants using physio-biochemical， omic approach and cross-talk with phytohormones［J］. Plant physiology and biochemistry， 2021， 166： 278-289.

［20］ MAHAWAR L， RAMASAMY K P， SUHEL M， et al. Silicon nanoparticles： Comprehensive review on biogenic synthesis and applications in agriculture［J］. Environmental research， 2023， 232： 116292.

［21］ 殷小冬， 诸 俊， 顾大路， 等.纳米氧化锌对水稻种子发芽和幼苗生长的影响［J］.江苏农业科学， 2021， 49（19）： 101-106.

［22］ 王学奎， 黄见良.植物生理生化实验原理与技术［M］.3版.北京： 高等教育出版社， 2015.

［23］ 李巨秀， 王柏玉.福林-酚比色法测定桑椹中总多酚［J］.食品科学， 2009， 30（18）： 292-295.

［24］ EL-KHOULY M E， EL-MOHSNAWY E， FUKUZUMI S. Solar energy conversion： From natural to artificial photosynthesis［J］. Journal of photochemistry and photobiology C： Photochemistry reviews， 2017， 31： 36-83.

［25］ GUIRGUIS A， YANG W， CONLAN X A， et al. Boosting plant photosynthesis with carbon dots： A critical review of performance and prospects［J］. Small， 2023： 2300671.

［26］ ABBASI KHALAKI M， MOAMERI M， ASGARI LAJAYER B， et al. Influence of nano-priming on seed germination and plant growth of forage and medicinal plants［J］. Plant growth regulation， 2021， 93（1）： 13-28.

［27］ LI Y， WANG G， YU H， et al. Effects of extracted Si from rice hull ash on rice seed germination and growth［J］. Acta agriculturae scandinavica， section B —Soil amp; plant science，2014， 63（sup2）： 180-185.

［28］ JIANG Y， YANG J， LI M， et al. Effect of silica-based nanomaterials on seed germination and seedling growth of rice （Oryza sativa L.）［J］. Nanomaterials， 2022， 12（23）： 4160.

［29］ SEMBADA A A， MAKI S， FAIZAL A， et al. The role of silica nanoparticles in promoting the germination of tomato （Solanum lycopersicum） seeds［J］. Nanomaterials， 2023， 13（14）： 2110.

［30］ JI Y， HUANG M， YAN J， et al. Adhesive nanocomposite for prolonging foliar retention and synergistic weeding and nourishing［J］. Advanced sustainable systems， 2020， 4（6）： 2000010.

［31］ SUN Y， XU J， MIAO X， et al. Effects of exogenous silicon on maize seed germination and seedling growth［J］. Scientific reports， 2021， 11（1）： 1014.

［32］ AZIMI R， BORZELABAD M J， FEIZI H， et al. Interaction of SiO2 nanoparticles with seed prechilling on germination and early seedling growth of tall wheatgrass （Agropyron Elongatum L.）［J］. Polish journal of chemical technology， 2014， 16（3）： 25-29.

［33］ MAROUFPOOR N， MOUSAVI M， HATAMI M， et al. Mechanisms involved in stimulatory and toxicity effects of nanomaterials on seed germination and early seedling growth［M］. Amsterdan，Netherlands Elsevier， 2019.

［34］ DO NASCIMENTO L Á， ABHILASHA A， SINGH J， et al. Rice germination and its impact on technological and nutritional properties： A review［J］. Rice science， 2022， 29（3）： 201-215.

［35］ GUNTZER F， KELLER C， MEUNIER J D. Benefits of plant silicon for crops： A review［J］. Agronomy for sustainable development， 2012， 32（1）： 201-213.

［36］ 罗来杨， 吴晓峰， 刘凯丽， 等.硅肥对优质稻产量、品质及抗倒伏性的影响［J］.杂交水稻， 2023， 38（2）： 149-153.

［37］ MBARAKA S R， ABAYISENGA J C， NKURUNZIZA C， et al. Effect of combined application of foliar sprays of orthosilicic acid （OSA） with basal npk fertilizer on growth and yield of rice （Oryza sativa L.）［J］. Silicon， 2022， 14（10）： 5207-5212.

［38］ 杨 岭， 袁林喜， 张学燕.农用纳米二氧化硅载体对作物生长影响的研究［J］.环境科学与技术， 2019， 42（2）： 25-31.

［39］ LI Y， XI K， LIU X， et al. Silica nanoparticles promote wheat growth by mediating hormones and sugar metabolism［J］. Journal of nanobiotechnology， 2023， 21（1）： 2.

［40］ 徐 翀， 庾 强， 左小安， 等.氮素添加对草原不同冠层植物光合作用的影响［J］.中国沙漠， 2019， 39（1）： 135-141.

［41］ 吴碧球， 黄所生， 李 成， 等.环境因素对水稻次生物质的影响及其与抗褐飞虱关系［J］.西南农业学报， 2016， 29（10）： 2371-2378.

［42］ 李凤娇， 邹小红， 李 科， 等.不同氮浓度对油茶幼苗光合特性的影响［J］.江西农业大学学报， 2020， 42（6）： 1167-1175.

［43］ 高 臣， 刘俊渤， 常海波， 等.硅对水稻叶片光合特性和超微结构的影响［J］.吉林农业大学学报， 2011， 33（1）： 1-4.

［44］ 张守仁.叶绿素荧光动力学参数的意义及讨论［J］.植物学通报， 1999（4）： 444-448.

［45］ 李焰焰， 张紫薇， 黄 薇， 等.马缨丹光合色素及叶绿素荧光参数分析［J］.生物学杂志， 2022， 39（2）： 29-33.

［46］ QIAN Z Z， ZHUANG S Y， LI Q， et al. Soil silicon amendment increases phyllostachys praecox cold tolerance in a pot experiment［J］. Forests， 2019， 10（5）： 405.

李鑫奎，罗学刚. 纳米二氧化硅对水稻种子萌发及分蘖期生长和光合特性的影响［J］. 湖北农业科学，2024，63（11）：6-12．

收稿日期：2024-01-20

基金项目：国家国防基础科研计划项目（16ZG6101）

作者简介：李鑫奎（1998-），男，四川合江人，在读硕士研究生，研究方向为环境生态与环境生物效应，（电话）15386594868（电子信箱）

shmilylxk@163.com；通信作者，罗学刚（1957-），男，四川中江人，教授，主要从事环境生物技术、生物质资源化利用研究，

（电子信箱）lxg@swust.edu.cn。