基于铁的纳米材料诱导的根结形成受到黄酮类化合物的调节，改善大豆（Glycine max）的生长和质量

由于快速增长的全球人口对食品需求的增加，需要创新技术以提高氮（N）的有效利用，同时避免对环境的损害。大豆（Glycine max）与固氮细菌形成复杂的共生关系，构成结节以固定氮。在此，通过叶面施用10 mg L–1的Fe7(PO4)6和Fe3O4纳米材料（基于铁的纳米材料），促进了大豆的生长和根结形成，从而提高了产量和质量，超过了未暴露对照组、EDTA对照组和1与5 mg L–1纳米材料的效果。在机制上，黄酮，作为结节初始信号传导步骤中的关键信号分子，在暴露于10 mg L–1基于铁的纳米材料后增加了20%以上，这归因于关键酶（苯丙氨酸氨基酶，PAL）的活性增强和黄酮生物合成基因（GmPAL、GmC4H、Gm4CL和GmCHS）的上调。积累的黄酮被分泌到根际，吸引根瘤菌进行定殖。Fe7(PO4)6纳米材料使得Allorhizobium增加了87.3%，而Fe3O4纳米材料使得Allorhizobium和Mesorhizobium分别增加了142.2%和34.9%，导致根结数量分别比未暴露对照组增加了50.0%和35.4%。根红蛋白的含量在基于铁的纳米材料作用下也显著提高了8.2–46.5%。结节数量和根红蛋白含量的提高使得整个生长周期内氮含量提高了15.5–181.2%。最后，产量（荚果数和粮食生物量）和质量（黄酮、可溶性蛋白和元素营养）均显著提高了14%以上，使用基于铁的纳米材料。本研究为诱导根结以提高氮利用效率进而提升大豆的产量和质量提供了一种有效的纳米技术策略。