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为解决植物真菌病害及化学药剂弊端，研究人员从猴 pod 树根际筛选促生长根际细菌（PGPR），探究其合成硒纳米颗粒（SeNPs）的抗真菌活性。发现 RS3E（球形赖氨酸芽孢杆菌）和 RS3F（解淀粉芽孢杆菌）合成的 SeNPs 对黑曲霉、黄曲霉抑菌圈达 23 - 45 mm，为农业真菌防治提供新路径。
在农业生产的广袤领域中，植物真菌病害如同潜伏的 “杀手”，时刻威胁着作物的健康与产量。像黑曲霉、黄曲霉等真菌引发的病害，不仅会导致农作物在收获后大量腐烂变质，黄曲霉产生的黄曲霉毒素更是具有强致癌性，严重威胁食品安全。而传统依赖的化学 fungicides，在长期使用中逐渐暴露出诸多弊端，如容易使病原菌产生耐药性、对环境造成污染以及可能对人体健康产生潜在危害等。在此背景下，寻找一种绿色、可持续且高效的真菌防治手段，成为农业和健康领域亟待解决的重要课题。
来自尼日利亚伊巴丹大学微生物学系与山顶大学生物科学系的研究人员，将目光聚焦于根际微生物这一充满潜力的领域，开展了从猴 pod 树（Samanea saman，一种热带豆科树）根际筛选具有植物生长促进功能的根际细菌（Plant Growth - Promoting Rhizobacteria，PGPR），并评估其生物合成硒纳米颗粒（Selenium Nanoparticles，SeNPs）抗真菌活性的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为农业真菌病害的防治打开了新的思路。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 微生物分离与筛选：从猴 pod 树根际土壤样本中，运用稀释涂布平板法在 King B 培养基上分离根际细菌，并通过 Pikovskaya（PVK）培养基筛选具有磷酸盐溶解能力的菌株，利用 Salkowski's 试剂法检测吲哚乙酸（Indole - 3 - Acetic Acid，IAA）的产生，通过 LGI - P 无氮半固体培养基判断氮固定能力。
- 分子生物学鉴定：对筛选出的优势菌株进行 16S rDNA 测序，结合 GenBank 数据库和 BLAST 分析进行物种鉴定。
- 纳米颗粒合成与表征：利用筛选出的菌株代谢产物合成 SeNPs，通过 UV - 可见光谱、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线衍射（XRD）和能量色散 X 射线（EDX）等技术对其进行物理化学性质表征。
- 抗真菌活性测定：采用琼脂扩散法，检测 SeNPs 对黑曲霉（Aspergillus niger）、黄曲霉（Aspergillus flavus）和尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）的抑菌活性。
研究结果
根际细菌的筛选与鉴定
通过对 30 株根际细菌的筛选，发现 RS3E 和 RS3F 菌株表现出显著的植物生长促进特性。RS3E 在 LGI - P 培养基上形成了表明具有氮固定能力的面纱状菌膜，经 16S rDNA 测序鉴定为球形赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus sphaericus）；RS3F 的磷酸盐溶解指数（Phosphate Solubilization Index，PSI）高达 3.83，IAA 产量为 1.182 μg/mL，鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。
硒纳米颗粒的合成与表征
RS3E 和 RS3F 的代谢产物与亚硒酸钠反应后，溶液颜色从黄色逐渐变为深红色，表明 SeNPs 成功合成。UV - 可见光谱显示其在 262 nm 处有最大吸收峰。SEM 和 TEM 观察表明，SeNPs 呈球形，平均粒径为 16.704 nm。FTIR 分析显示，SeNPs 表面包裹着含有羟基、碳氢、碳氧、氨基等官能团的生物分子，这些官能团有助于纳米颗粒的稳定。XRD 图谱显示出典型的面心立方（FCC）晶体结构，EDX 证实硒元素占比达 80.07%，表明合成的 SeNPs 具有较高的纯度。
抗真菌活性评估
SeNPs 对黑曲霉和黄曲霉表现出显著的抑菌活性，其中 RS3F 合成的 SeNPs 对黑曲霉的抑菌圈为 35.0 ± 0.08 mm，RS3E 合成的 SeNPs 对黄曲霉的抑菌圈达 45.0 ± 0.18 mm。然而，SeNPs 对尖孢镰刀菌未表现出抑菌效果。
研究结论与讨论
本研究成功从猴 pod 树根际筛选出兼具植物生长促进功能与 SeNPs 合成能力的 PGPR 菌株 RS3E 和 RS3F。所合成的 SeNPs 具有粒径小、纯度高、抑菌活性显著等特点，为农业中真菌病害的生物防治提供了一种绿色、可持续的新策略。
研究发现，SeNPs 的抗真菌机制可能与其小粒径带来的高表面积 - 体积比有关，这使得 SeNPs 能够更有效地与真菌细胞膜相互作用，产生 reactive oxygen species（ROS），进而破坏真菌细胞的结构与功能。而尖孢镰刀菌对 SeNPs 具有抗性，可能与其细胞壁中丰富的几丁质和 β - 葡聚糖结构阻碍了纳米颗粒的渗透，以及其强大的抗氧化防御系统有关。
该研究不仅拓展了 PGPR 在农业中的应用范畴，还为纳米生物技术在植物保护领域的应用提供了理论依据和实践指导。未来，进一步优化 SeNPs 的合成工艺，探究其与传统 fungicides 的协同作用，以及深入研究对耐药真菌的作用机制，将有助于推动该技术的实际应用，为保障农业生产安全和食品安全做出更大贡献。
