非生物胁迫的发生是由于高盐度、干旱、极端温度、矿物质缺乏、重金属的存在和紫外线。它会导致植物发生一系列的分子、生理、形态和生化变化，对植物生长、生产力和全球粮食安全产生不利影响。纳米技术被证明是一种很有前途的技术，可用于缓解作物的环境压力。
植物对非生物胁迫的反应
植物作为无梗生物，在其整个生命周期中都面临着影响其生长和生产力的非生物胁迫。为了应对环境胁迫，植物通过改变其生化、形态、分子(改变基因表达)和生理途径，在不同水平上发展防御系统。然而，这些并不足以抵消环境压力的所有负面影响。例如，盐度降低了土壤的渗透势，导致营养失衡。离子毒性的增强会对各种重要的生化和生理过程产生不利影响，如光合作用、蛋白质合成和脂质代谢。
纳米材料可以快速跟踪植物对非生物胁迫的适应
由于世界人口不断增长，同时粮食产量下降，环境不断变化，粮食安全面临挑战。因此，如何加快植物适应环境变化的过程是科学家们最关心的问题。
植物适应各种非生物胁迫的方法有:
植物酶系统的活化
激素调节
压力基因表达
有毒金属吸收条例
通过缩短植物生命周期，避免缺水胁迫或山洪暴发
纳米材料工程的改进表明，纳米肥料可以在不利环境条件下提高作物产量。
在全球范围内，按照传统的农业方法，仅盐胁迫一项就会使作物减产约23%。先前在番茄和南瓜上应用纳米二氧化硅的研究表明，在盐渍条件下使用纳米肥料有几个积极的效果。
这些影响可能包括增加种子发芽率，较高的植株重量(干的和新鲜的)，总叶绿素含量和脯氨酸积累。在类似的胁迫条件下，叶面喷施纳米FeSO4纳米颗粒可增加叶片面积、净二氧化碳同化速率、叶绿素总含量、干重，提高光系统II (Fv/Fm)的光化学效率。
干旱是干旱地区最常见的非生物胁迫，严重降低了干旱地区的作物产量。纳米二氧化硅的应用提高了植物对干旱胁迫的耐受性。不同浓度的二氧化硅纳米粒子对山楂的耐旱性有显著的影响。
纳米二氧化硅对植株的相对含水量、光合作用参数、膜电解质渗漏和总叶绿素、碳水化合物、脯氨酸和类胡萝卜素含量均有显著影响。
研究人员认为，种植生命周期较短的作物对干旱和洪水易发地区非常有效，在这些地区，作物早熟是作物可持续生产的一个关键因素。研究表明，与常规施肥小麦作物相比，纳米施肥小麦作物的生命周期明显缩短，即纳米施肥小麦作物的生命周期明显缩短。， 130天，170天(播种生产日)。
纳米材料可以有效的去除重金属等有害污染物。叶面施用二氧化硅纳米颗粒可通过调节水稻植株对镉、铅、锌和铜胁迫的积累显著提高其耐受性。
纳米材料如何改善植物在非生物胁迫下的生长?
尽管对纳米材料在胁迫条件下植物生长中的应用进行了大量的研究，但其主要机理仍不清楚。然而，研究人员认为，在不利的环境条件下，纳米材料对作物生长的影响部分是由于酶活性的增加。
纳米颗粒参与调节抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性。
TiO2纳米颗粒在洋葱幼苗上的应用显示出SOD活性的增加。这项研究揭示了所使用的纳米颗粒数量的重要性。当洋葱中TiO2纳米粒子浓度较低时，种子萌发会增加，而浓度较高时，种子萌发会受到抑制。
TiO2浓度越低，酶活性越高。纳米材料(纳米sio2和纳米zno)促进游离脯氨酸和氨基酸的积累。它们还能增加营养和水分的吸收。这些纳米颗粒的应用进一步提高了SOD、CAT、POD和硝酸还原酶等抗氧化酶的活性，最终发展了植物对非生物胁迫的耐受性。
纳米材料还可以调控应激基因的表达。例如，微阵列分析显示，银纳米颗粒可以控制拟南芥中几种基因的表达。在这方面，基因表达的一个重要部分与对金属、氧化应激(细胞色素p450依赖性氧化酶、SOD和POD)、病原体和激素刺激(乙烯信号)的反应有关。因此，这些纳米材料诱导的遗传反应与植物抗胁迫保护直接相关。
植物对纳米肥料的反应因植物种类、生长阶段和所使用纳米材料的性质而不同。因此，必须了解纳米颗粒与植物的相互作用，才能得到理想的结果。，以减轻对作物的非生物胁迫。
