随着全球人口的持续增长和对粮食需求的日益强劲，确保稳定和可持续的作物产量至关重要。然而，农业生产经常受到各种生物和非生物胁迫的影响，其中铝胁迫是一种严重影响作物产量和质量的关键非生物胁迫。在铝胁迫下，植物叶片经常变黄或坏死，并且随着毒性水平的升高，植物的细胞结构和生理功能也会受到损害，导致生长迟缓甚至死亡。因此，降低作物根际的Al³⁺浓度或增强植物对铝毒的抗性对于缓解酸铝胁迫引起的作物减产至关重要。

  近期，吉林大学化学学院杨英威课题组与吉林大学植物科学学院秦建春课题组联合报道了一种金属-有机框架双功能纳米系统用于减轻酸铝胁迫对植物的危害。该系统能够随环境变化智能调节释放植物生长调节剂的速度，并在此基础上吸附环境中的可溶性铝。该成果以“Metal-Organic Framework-Based Dual Function Nanosystems for Aluminum Detoxification and Plant Growth in Acidic Soil”为题发表在《Journal of Controlled Release》期刊（DOI: 10.1016/j.jconrel.2024.11.028）。

图1. 金属-有机框架双功能纳米系统（NT@CS@UZ）制备和应用的示意图。

图3. 两种化合物在不同条件下的释放情况。

图4. 不同处理下植物生长调控情况。

  综上所述，该工作构建了一种具有吸附和控释双重功能的创新复合材料（NT@CS@UZ），可缓解铝胁迫对植物生长的影响，改善根际微环境。这种基于壳聚糖MOF的复合材料不仅能有效吸附铝离子，还能智能调节植物生长调节剂的释放，为解决制约农业发展的长期存在的酸性铝毒性问题提供了新的材料和技术手段。与传统的单功能材料相比，NT@CS@UZ展示了显著的优势。其较大的比表面积和优异的吸附性能使其能够有效地吸收铝离子，在植物根部周围形成保护屏障。同时，这种复合材料可以利用有毒铝环境的弱酸性特性来加载和控制两种植物生长调节剂（NAA和Trp）的释放，确保在不同生长阶段为作物提供持续、稳定和有针对性的营养。这种多功能协同作用不仅提高了作物产量和质量，还减少了化肥和农药的使用，减轻了农业生产对环境的负面影响。这种多功能纳米材料有可能在未来的可持续农业实践中发挥重要作用，为粮食安全和农业生态环境保护做出贡献。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.11.028