納米氧化銅可通過土壤途徑防控作物病害

　　近日，西南大學丁偉教授課題組完成的研究論文在Journal of Integrative Agriculture (《農業科學學報》(英文)，JIA) 上正式發表。該研究首次系統報道了納米氧化銅（CuO NPs）對土傳真菌煙草疫霉菌高效的抗真菌作用和增強煙草抗病性的誘導作用，詳細闡明了其作用機制。結果發現納米氧化銅具有作為納米殺菌劑或納米激發劑的巨大潛力，可通過抑制病原菌侵染和激發植物的防御抗性來防控病害。研究結果為拓寬金屬納米顆粒在植保抗菌領域中的應用提供了有力的科學依據。

　　據介紹，煙草疫霉菌是一種威脅性極強的土傳絲狀真菌，可以在煙草的整個生長階段侵染其根系，對煙葉的生長和品質構成嚴重威脅。盡管各種替代性防控措施已經廣泛發展，病原菌的抗藥性和化學殺菌劑暴露對環境的不良影響仍然是農業生產面臨的巨大挑戰。

　　銅作為一種必需的微量礦物元素，在激活植物對疾病、昆蟲和非生物脅迫的防御反應中發揮著重要作用。納米氧化銅因其特殊的理化性質和獨特的作用方式，具有靶標多樣、安全高效、不易產生抗性等特點，已經成為未來農藥的重要發展方向，在植物病害防控方面具有廣闊的應用前景。現有的研究大多是將納米氧化銅作為葉片噴霧在體內應用，通過土壤途徑防控作物病害的研究鮮有報道。

　　該研究通過室內毒力測定和盆栽試驗方法探討納米氧化銅對煙草疫霉菌的體外抗真菌活性及灌根施用對煙草黑脛病的防治效果。結果表明，納米氧化銅極大地干擾了該真菌的生殖生長過程，在試驗濃度范圍內暴露，顯著性抑制了菌絲生長、孢子萌發和孢子囊的產生，且抑真菌效應表現出明顯的濃度依賴性。在最高濃度暴露下，菌絲、孢子囊和孢子萌發抑制率分別達100%、100%和95.7%。

　　此外，通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察發現納米氧化銅可損傷菌絲細胞壁，導致菌絲表面粗糙凹凸，并伴有明顯的部分塌陷和彎曲，這是因為納米氧化銅團聚體粘附在菌絲細胞壁，甚至滲透到細胞膜。這種直接接觸作用也直接導致菌絲細胞內ROS積累和菌絲SOD酶活性升高。

　　盆栽試驗發現，相比于對照，高濃度納米氧化銅灌根處理對煙草黑脛病的防治效果達到33.69%，且未影響作物生長。納米氧化銅能顯著激活煙草的一系列防御酶活性（過氧化物酶、過氧化氫酶、幾丁質合成酶和苯丙氨酸解氨酶）和5個抗性基因納米氧化銅的表達，這進一步解釋納米氧化銅抑制真菌侵染煙草植株的機制。

　　另外，高濃度納米氧化銅處理后煙葉和根中的銅含量分別比健康煙葉提高了50.03%和27.25%，煙草根中的銅含量明顯高于葉片，這說明煙草根系對銅元素的吸收量可能與自身抗病性增強息息相關，這是因為銅在植物體內參與各種氧化還原反應，形成銅蛋白并參與光合作用，同時也是防御酶的重要成分。

　　西南大學天然產物農藥研究團隊教授丁偉為該文章的通訊作者，副教授陳娟妮為該文章的第一作者。該研究得到了國家自然科學基金和中國煙草總公司四川省公司科技項目的資助。