需要提高作物生产力和营养价值，以满足全球对粮食数量和质量不断增长的需求。阿卜杜拉国王科技大学研究人员正在研究解决这一问题的策略是控制生物活性分子的输送，例如可以储存在水果或谷物中的生长刺激化合物和微量营养素，以刺激胁迫耐受性并提高作物产量和对病原体的抵抗力。

KAUST植物科学家SalimAl-Babili表示：“显然需要开发智能平台来精确、受控地输送农用化学品。”

“除了肥料的封装外，还需要封装和输送作为人类微量营养素的矿物质，例如锌，以提高作物的营养价值。”

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由博士领导的跨学科团队。学生KatyaPerez和博士后YagizAlagoz开发了一种新配方，用于智能输送生长调节剂zaxinone(MiZax-3)的合成模拟物，它具有经过验证的生长刺激活性，可促进植物生长。他们的研究发表在《纳米快报》杂志上。

使用沸石咪唑酯骨架(ZIF)的仿生矿化是一种广泛使用的封装一系列化学物质的方法，从疏水性小分子到亲水性大蛋白质。

Khashab说：“在过去的十年中，我们开发了一系列刺激响应平台，可以封装各种各样的货物，从中性小化学品到带电高分子量生物制剂。”

研究人员使用了含锌的ZIF-8，这是一种纳米级金属有机框架(MOF)，可以有效地负载MiZax-3作为平台，同时保持其在高温、真实现场条件下的稳定，并释放MiZax-3以pH依赖性方式加载。

他们最初在一项小规模实验中测试了这种新配方，并将其命名为MiZIF，将其应用于水培介质中的番茄和珍珠粟幼苗。MiZIFs的施用提高了番茄和珍珠粟幼苗的鲜重，表明MiZIF复合物可以有效释放生物活性MiZax-3，从而促进植物在苗期早期的生长。

佩雷斯指出开发易于扩大规模以精确输送微量营养素的新型智能材料的重要性。“MiZIFs平台让我们有机会进行更多转化研究，”她解释道。

这一令人鼓舞的发现促使研究小组通过对辣椒进行小规模田间试验来评估田间条件下MiZIF的促生长效率。用MiZax-3和MiZIF处理的幼苗的花芽数量显着高于对照。此外，与对照相比，ZIF-8、MiZax-3和MiZIFs处理显着提高了第一次处理后六周和八周时观察到的株高，并增加了连续两次收获时记录的产量。

研究人员推测，框架中的锌离子(配位离子)有助于增强ZIF-8和MIZIF处理作物的性能。这与其他作物的研究一致，显示纳米级金属和微量营养素处理具有促进产量的作用。

最重要的是，用MiZIF处理的植物的果实锌含量几乎增加了两倍，这对于微量营养素强化非常有希望，表明封装的MiZax对锌从根际到果实的增强或运输具有积极影响。

阿拉戈兹表示，这项工作为采用其他生物相容性且经济上可行的基于协调的系统在精准农业中输送特定微量营养素开辟了可能性。

“这是第一项研究，表明MiZax-3与MiZIF的成功包装作为智能农用化学品输送平台，可在大田范围内提高辣椒中的作物产量和果实锌含量，”他指出。

该团队目前正在不同地点和不同季节进行更大规模的实验，以收集更多数据，以便在其他作物物种上使用该智能平台。他们的研究还被选为《科学》网站上其他期刊的研究亮点。