铜/铁与锌/铁双金属纳米颗粒对甜菜和甘蓝根结线虫的杀线活性评估及其抗氧化机制研究

本研究针对植物寄生线虫(PPNs)对作物的危害问题，创新性地评估了Cu/Fe和Zn/Fe双金属纳米颗粒(BMNPs)对根结线虫(Meloidogyne incognita)的防治效果。研究人员通过绿色合成法制备BMNPs，证实其对线虫卵孵化抑制率和幼虫死亡率具有浓度依赖性作用，其中Cu/Fe NPs在田间试验中显著提高甜菜(Beta vulgaris L.)和甘蓝(Brassica oleracea L.)产量并降低根瘤指数。该研究为可持续农业病虫害防控提供了新型纳米材料解决方案。

　　

在农业生产中，植物寄生线虫(Plant-Parasitic Nematodes, PPNs)每年造成全球作物损失高达30%，其中根结线虫(Meloidogyne incognita)因其广泛的寄主范围成为最具破坏性的种类之一。传统化学杀线剂虽有效但存在环境污染和抗药性风险，而生物防治手段如微藻(Cyclotella meneghiniana)的防治效果有限。这一困境促使科学家探索新型纳米材料解决方案。来自尼日利亚联邦大学的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究中，创新性地评估了铜/铁(Cu/Fe)和锌/铁(Zn/Fe)双金属纳米颗粒(Bimetallic Nanoparticles, BMNPs)对根结线虫的防治效果及其对作物生长的促进作用。

研究人员采用绿色合成法，利用卡雅楝(Khaya senegalensis)叶提取物制备BMNPs，通过高分辨透射电镜(HRTEM)确认Fe₂O₃/ZnO NPs和Fe₂O₃/CuO NPs的平均粒径分别为12.5 nm和15.4 nm。采用ABTS法测定抗氧化活性，结合田间随机区组设计评估对甜菜和甘蓝的防治效果。

UV-Visible spectroscopy

紫外-可见光谱分析显示，Fe₂O₃/ZnO NPs在305 nm处出现特征吸收峰，Fe₂O₃/CuO NPs在295 nm处出现峰位偏移，证实双金属结构的成功合成。

High resolution transmission electron microscopy (HRTEM) analysis

HRTEM图像显示两种BMNPs均呈球形且分散良好，粒径分布均匀，为后续生物活性奠定物理基础。

Antioxidant activity

Cu/Fe NPs在100 μg/mL时表现出最高自由基清除率(63.07%)，显著高于Zn/Fe NPs(49.18%)，这种抗氧化能力差异解释了其在后续实验中更优异的生物活性。

Juvenile mortality and egg hatch

体外实验中，60%浓度的Cu/Fe NPs对M. incognita幼虫死亡率(72小时达98%)和卵孵化抑制率(85%)效果最佳，显著优于化学杀线剂呋喃丹(Furadan)和微藻处理组。

Field experiment

田间试验显示，100 ppm Cu/Fe NPs处理的甘蓝根瘤指数降至2级(5级制)，土壤中线虫数量减少76%，同时促进作物生长，头重增加42%。在甜菜试验中，Cu/Fe NPs使产量提高35%，植株高度增加28%。

该研究证实BMNPs通过多重机制发挥作用：纳米颗粒直接破坏线虫体壁结构，释放的金属离子干扰线虫代谢，同时增强植物抗氧化防御系统。特别是Cu/Fe NPs中Fe²⁺/Fe³⁺的转化既提供植物必需微量元素，又通过Fenton反应增强杀线活性。这种"纳米营养-防治"双功能特性使其成为可持续农业的理想选择，为解决化学农药抗性、环境污染和粮食安全等全球性问题提供了创新思路。未来研究可拓展至其他重要作物线虫防治及BMNPs的多领域应用。