本文档属于类型b（科学论文，但非单一原创研究报告），具体为《Trends in Plant Science》期刊2025年5月特刊中的一篇聚焦纳米硒（nano-selenium, SeNPs）与植物微生物组工程的前沿观点文章。

作者与出版信息

本文由以下作者合作完成：
- Muzammil Hussain（第一作者，4共同一作），单位：Baise University（中国百色学院）
- Muhammad Adeel（4共同一作），单位：BNU-HKUST Laboratory of Green Innovation（北京师范大学珠海校区）
- Jason C. White（通讯作者），单位：The Connecticut Agricultural Experiment Station（美国康涅狄格农业实验站）
发表于：Trends in Plant Science, May 2025, Volume 30, Issue 5

主题与核心观点

本文题为《Spotlight Nano-Selenium: A Novel Candidate for Plant Microbiome Engineering》，聚焦纳米硒（SeNPs）作为植物微生物组工程的新工具，通过调控根际微生物群落促进作物健康与可持续农业的潜力。文章结合近期研究（如Sun et al., 2024），系统阐述了以下核心观点：

1. 土壤微生物组对作物生产力的关键作用

土壤微生物组（microbiome）包含细菌、真菌、线虫、原生生物等，通过以下机制影响作物健康：
- 直接作用：如植物根际促生菌（PGPR, Plant Growth-Promoting Rhizobacteria）通过固氮、溶磷等促进养分吸收；
- 间接作用：增强植物对生物/非生物胁迫（如病原体、干旱）的抗性。
支持证据：
- 引用Trivedi et al. (2020)指出，植物通过根系分泌物（如苯并恶嗪类、黄酮类）招募特定微生物（如芽孢杆菌属 *Bacillus*）；
- 引用Jiang et al. (2023)证明，合成微生物群落（SynComs）在低肥力土壤中显著提升玉米产量。

2. 纳米技术调控植物-微生物互作的新范式

纳米材料（如SeNPs）可通过以下途径精准调控微生物组：
- 营养载体功能：作为硒源直接促进植物光合与抗氧化系统；
- 微生物组工程：选择性富集有益菌（如*Bacillus*和*Pseudomonas*），抑制病原菌。
支持证据：
- 引用Jiao et al. (2023)和Han et al. (2024)表明，SeNPs在水稻根际富集PGPR，并增强油菜对菌核病抗性；
- Sun et al. (2024)发现，SeNPs（0–1 μmol/g土壤）剂量依赖性地增加细菌多样性，并提升玉米干重与叶面积。

3. 植物-微生物跨界化学对话驱动SeNPs合成

Sun et al. (2024)揭示了植物与微生物通过化学信号协同合成SeNPs的机制：
- 信号传导路径：
1. 微生物（如Bacillus albus ZY519）分泌组胺（histamine）触发植物释放对香豆酸（p-coumarate）；
2. 对香豆酸促进假单胞菌（Pseudomonas sp. ZY71）合成SeNPs；
3. SeNPs进一步招募PGPR（如B. subtilis ZY17），形成正反馈循环。
- 关键基因：*ZY71-rpoS*基因缺失导致SeNPs合成减少，玉米生长受限。

研究意义：
- 首次阐明微生物-植物-纳米颗粒的三方互作机制；
- 为合成微生物群落（SynComs）设计提供新靶点。

4. 纳米技术应用于微生物组工程的未来方向

文章提出以下关键问题需进一步探索：
- 生态机制：纳米颗粒如何影响微生物群落的稳定性、竞争与共生关系？
- 环境适配性：土壤pH、有机质等如何调控纳米颗粒的毒性/效益平衡？
- 气候韧性：纳米颗粒能否保护微生物组抵御极端气候（如热浪）？
案例支持：
- 引用Guo et al. (2024)显示，氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）协同叶际微生物提升水稻耐热性；
- 引用Xing et al. (2024)提出，种子纳米引发（nano-priming）可跨代传递有益微生物组。

论文的价值与意义

1. 科学价值：
   
   • 提出“纳米-微生物组工程”新概念，填补了纳米材料与微生物生态学交叉领域的空白；
     
   • 揭示SeNPs作为跨界信号分子的双重功能（营养供给与微生物调控）。
     
2. 应用潜力：
   
   • 为可持续农业提供低耗、高效的微生物组管理工具；
     
   • 应对气候变化下的粮食安全挑战（如土壤修复、抗逆育种）。
     
3. 局限性：
   
   • 纳米颗粒的剂量与表面修饰需精准控制，以避免生态风险；
     
   • 田间规模化应用的稳定性尚待验证。
     

亮点总结

• 创新性发现：首次解析植物-微生物-SeNPs的三方化学对话机制；
  
• 方法论突破：结合合成生物学（SynComs设计）与纳米技术（SeNPs合成）；
  
• 跨学科融合：整合微生物生态学、植物生理学与材料科学的前沿视角。
  

本文为未来研究提供了理论框架和技术路线，标志着农业纳米技术从单向效应研究转向复杂生态系统的精准调控。