Nanobubble-Driven Precision Aeration: Deciphering Abiotic Hypoxia Responses via Multi-Omics for Next-Generation Smart Agriculture

土壤盐渍化和干旱会限制根区氧气供应，在作物已承受的离子、渗透和水力胁迫之外，进一步叠加低氧胁迫。纳米气泡（NB）水提供了一种无需化学添加的方式，可输送高度分散的氧气并在灌溉过程中维持溶解氧水平。本文综述将纳米气泡的物理化学行为与植物对盐渍化和干旱相关低氧的响应联系起来，考察有氧呼吸和ATP稳态的恢复、乙烯响应因子第VII组及低氧响应基因信号的调控、离子转运和水通道蛋白功能的恢复、氧化还原调节、激素互作以及根际微生物组响应。文章评估了来自水稻、玉米、小麦、棉花及受控环境系统的证据，并探讨了纳米颗粒共递送、纳米肥料、种子引发和传感器引导灌溉的应用机会。综述还概述了转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表观基因组学、离子组学和表型组学如何解析纳米气泡在植物–土壤连续体中的介导机制。当前证据支持纳米气泡灌溉作为一种有前景的精准增氧平台，但在广泛农业应用之前，仍需进行田间规模验证、标准化纳米气泡表征、剂量–响应研究、能耗与成本评估以及长期环境安全性分析。