新型二維材料可緩解香榧“鉛毒”

 香榧樹及果實 。（吳家勝供圖）

近日，浙江農林大學國家重點實驗室教授吳家勝團隊在《危險材料雜志》刊發題為“邁科烯提高香榧對鉛脅迫的耐受性”的研究論文，較為系統地闡明了新型二維材料MXene（邁科烯）緩解香榧“鉛毒”的作用機制。

MXene 是一類新型的具有類石墨烯結構的二維材料，由過渡金屬碳化物 、氮化物或碳氮化物構成。相關研究結果不僅為環境納米材料在植物根細胞中固定鉛離子的作用機制提供了理論依據，同時對于擴展MXene應用領域具有重要意義。

香榧屬于裸子植物紅豆杉科榧樹屬，是我國南方獨具特色的經濟干果，其營養價值高，富含優質脂肪酸、蛋白質和多種微量元素，栽培效益好，是集果用、藥用、材用、綠化、觀賞為一體的多用途優良經濟樹種。

近些年，隨著城鎮化、工業化的推進以及汽車尾氣的大量排放，在一定程度上造成香榧林地鉛的過量積累。MXene作為一種新興的二維納米材料，具有良好的導電性、親水性、吸附性等特點，被廣泛應用于電池、電容器、生物醫學等領域。但是，其在農林領域中應用的研究還鮮有報道。

吳家勝團隊研究結果表明，在土壤中施加MXene后，可以有效抑制香榧體內鉛離子的積累，從而增強香榧幼苗對鉛脅迫的耐受性。進一步研究則揭示了MXene抑制香榧體內鉛離子積累的作用機制：一方面，土壤中MXene通過其吸附能力，將土壤中有效態鉛轉變成穩定態，從而減少香榧幼苗對土壤鉛的吸收。

另一方面，MXene通過調控香榧根中果膠合成/代謝相關基因的表達來提高果膠含量，進而將更多的鉛離子固定在根細胞壁中，最終減少香榧體內鉛離子積累。