近日，园艺科学与工程学院王小非教授团队在《Fruit Research》在线发表了题为“Efficient enhancement of calcium content in apple by calcium-encapsulated carbon dots”的研究论文。开发了一种能够促进苹果果实钙吸收，提高果实品质的植物纳米型补钙剂。
苹果是世界大宗水果之一，在2020-2021年产季产量排名中，我国以4406.6万吨的产量位居第一。作为农业经济的重要组成部分，苹果产业在我国农业结构调整，增加农民收入以及出口创汇等方面发挥着关键作用。随着我国国民消费水平的不断提高，消费者对优质苹果的需求也日益旺盛，果实品质常受到栽培技术，肥水管理和采后贮藏等多种因素的综合影响，其中保证营养的充足供给是提高苹果果实品质的重要基础。
钙是植物生长发育所必需的营养元素，参与多种重要的生理生化过程。苹果对钙的需求量很大，特别是在果实发育后期，钙含量的多少直接影响果实品质的形成以及采后储藏和运输。然而，目前在果园生产中，由于土壤有效钙含量低，钙的移动性差，养分施用不合理以及土壤酸化等原因，导致果树缺钙现象普遍发生。植物主要通过根系吸收钙元素，在蒸腾拉力的作用下通过木质部向上运输，因此缺钙多出现在蒸腾作用弱的部位，如幼叶和果实，尤其是套袋果实，更容易引起果实缺钙。苹果缺钙会引发苦痘病，水心病等，直接影响苹果品质和生产效益的提高，严重制约苹果产业的发展，因此改善和解决苹果果实缺钙是亟需解决的问题之一。
纳米肥料作为新型纳米工具之一，能够为植物生长发育输送营养元素。与传统肥料相比，纳米肥料可以增强植物的吸收，减少肥料在土壤中的固定和流失，在农业生产上表现出优异的应用前景，但在调控果实钙吸收、提高果实品质方面，相关研究较少。本研究以提高苹果果实钙含量为切入点，通过水热法自主合成了一种纳米钙肥（Ca-CDs），并得到以下结论：
（1）Ca-CDs具有合成简单、溶解性高、不易钙化的特点；
（2）Ca-CDs能够被植物有效吸收和利用，且其在植物体内的运输是不依赖于能量消耗的被动扩散。
（3）Ca-CDs能够提高缺钙拟南芥的生物量、钙含量和叶绿素含量，降低丙二醛和相对电导率，缓解拟南芥的缺钙胁迫。
（4）果园试验证明，叶面喷施和根部浇灌Ca-CDs处理能显著增加苹果果实钙含量，提高果实品质（硬度，可溶性糖含量，细胞壁物质等）。
综上所述，本研究首次设计开发了一种应用于果树生产实践的纳米补钙剂，探究了Ca-CDs的运输特性和补钙能力，证明了其在农业领域具有较大的应用潜力，为改善果实缺钙，促进苹果果实钙吸收以及提高果实品质方面提供了新的技术支持和理论依据。
该研究得到国家自然科学基金，国家现代农业产业技术体系等项目的资助。
编 辑：万 千
审 核：贾 波
