基于桉树叶提取物绿色合成铜纳米颗粒及其对镰刀菌的强效抗真菌活性研究

《BMC Plant Biology》：Phytogenic synthesis of copper nanoparticles by using leaf extract of Eucalyptus globulus and its antifungal activity against Fusarium oxysporum and Fusarium Solani

本研究针对化学杀菌剂耐药性及环境污染问题，开发了桉树叶提取物绿色合成铜纳米颗粒(CuNPs)的新方法。通过UV-VIS、SEM、EDX、FTIR等技术表征证实合成了13-88 nm的高纯度三角形/方形CuNPs，其在100 ppm浓度下对茄病镰刀菌(F. solani)和尖孢镰刀菌(F. oxysporum)抑制率分别达94.89%和80.12%。该研究为农业真菌病害防治提供了环境友好型新策略。

　　

在现代农业面临的双重挑战中，真菌病害导致的作物减产与化学农药引发的环境问题日益凸显。其中镰刀菌属(Fusarium)真菌尤为棘手，它们不仅造成严重的作物病害，还会产生致癌性霉菌毒素，传统防治手段却因病原菌耐药性增强而逐渐失效。更令人担忧的是，过度使用化学杀菌剂已导致土壤污染、生态系统破坏等连锁反应，迫切需要开发新型绿色防控技术。

在这一背景下，纳米技术为农业病害防治带来了新希望。铜纳米颗粒(CuNPs)因其独特的物理化学性质和抗菌能力备受关注，但传统化学合成方法存在毒性残留、环境污染等问题。巴基斯坦旁遮普大学的研究团队独辟蹊径，选择利用桉树(Eucalyptus globulus)叶片中的天然活性成分，开发出一种绿色合成新途径，相关成果发表于《BMC Plant Biology》。

研究团队采用的关键技术方法主要包括：桉树叶提取物制备与CuNPs绿色合成工艺、紫外-可见光谱(UV-VIS)表征纳米颗粒形成、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表面官能团、扫描电子显微镜(SEM)观察形貌特征、X射线衍射(XRD)测定晶体结构、能量色散X射线光谱(EDX)分析元素组成，以及采用麦芽提取物琼脂(MEA)培养基进行体外抗真菌活性评价。

铜纳米颗粒合成

通过将桉树叶提取物与硫酸铜(CuSO₄)溶液按1:1比例混合，研究人员成功制备出CuNPs。紫外-可见光谱分析显示在580 nm处出现特征吸收峰，这一等离子共振效应确证了铜纳米颗粒的形成。

铜纳米颗粒表征

FTIR分析揭示了参与合成过程的关键官能团：O-H伸缩振动(3419.79 cm^-1)对应醇类和酚类，N-H弯曲振动(1213.23 cm^-1)表明伯胺存在，C=O伸缩振动(1629.85 cm^-1)反映黄酮类化合物参与还原过程。这些天然成分为纳米颗粒提供了稳定的保护层。

XRD图谱显示CuNPs为面心立方晶体结构，特征衍射峰位于23.18°、32.53°等位置，通过Scherrer公式计算平均粒径为57.32 nm。SEM观察进一步证实纳米颗粒呈三角形和方形形态，尺寸分布在13-88 nm范围内。

EDX元素分析显示样品主要由铜、氧、碳元素组成，其中一点位铜含量高达35.94%，证实了产物的高纯度。植物来源的碳元素表明生物分子成功包覆在纳米颗粒表面。

铜纳米颗粒体外抗真菌活性

针对茄病镰刀菌(F. solani)的实验显示，CuNPs表现出浓度依赖性抑制效应。20 ppm浓度时抑制率为69.61%，随着浓度升高至100 ppm，抑制效果增强至94.89%。相比之下，单纯桉树叶提取物仅产生5.42%的抑制率，硫酸铜溶液为30.72%，表明纳米化显著提升了抗真菌活性。

对尖孢镰刀菌(F. oxysporum)的抑制实验呈现相似趋势，100 ppm浓度下抑制率达80.12%。值得注意的是，相同浓度下CuNPs对F. solani的抑制效果优于F. oxysporum，提示不同镰刀菌种对纳米颗粒的敏感性存在差异。

研究团队在讨论中指出，CuNPs的抗真菌机制可能涉及多重途径：纳米颗粒与真菌细胞膜直接接触导致物理损伤；活性氧(ROS)爆发引发氧化应激；铜离子渗透干扰细胞内酶系统和遗传物质功能。桉树来源的天然包覆层不仅增强了纳米颗粒的稳定性，还可能通过协同作用提升抗菌效果。

这项研究的重要意义在于开创了植物介导合成CuNPs的有效方法，为解决农业真菌病害防治难题提供了新思路。与传统化学农药相比，这种绿色合成纳米材料具有环境友好、靶向性强、不易诱发耐药性等优势，符合可持续农业发展需求。特别值得关注的是，长达23天的持续抑菌效果观察表明该方法具有实际应用潜力，为开发新一代绿色农药奠定了理论基础。未来研究可进一步探索CuNPs在田间条件下的实际防效、对非靶标生物的安全性以及在不同作物-病原体系中的普适性。