氧化锌、氧化镁和石墨烯纳米材料协同调控番茄枯萎病抗性的机制研究

为解决番茄枯萎病(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, FOL)导致的严重减产问题，研究人员通过两阶段实验探究了ZnO、MgO NPs与石墨烯(GP)纳米复合材料的抗病机制。研究发现200 mg L?1 ZnO+GP处理可降低20%病害严重度，提升农艺指标并减少活性氧积累，为纳米材料在植物病害防控中的应用提供了新策略。

　　

番茄作为全球重要的经济作物，长期受到枯萎病(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, FOL)的威胁，这种土传真菌通过堵塞维管束导致植株萎蔫死亡，造成高达100%的产量损失。传统化学防治存在病原体抗药性和环境污染等问题，而纳米材料因其独特的物理化学性质，在植物保护领域展现出巨大潜力。墨西哥安东尼奥·纳罗自治农业大学的研究团队在《Phyton-International Journal of Experimental Botany》发表的研究，系统评估了氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)纳米颗粒与石墨烯纳米片(GP)组合对番茄枯萎病的防控效果。

研究采用两阶段实验设计：第一阶段筛选纳米材料组合（ZnO+GP、MgO+GP等）在100 mg L^?1浓度下的抗病效果；第二阶段对最优组合ZnO+GP进行浓度梯度（100-400 mg L^?1）验证。通过病害严重度评估、农艺性状测定、光合色素含量分析以及氧化应激标志物检测等多项指标，结合统计学分析揭示纳米材料的作用机制。

3.1 病害发生与严重度

ZnO+GP组合在200 mg L^?1浓度下表现最优，使病害严重度降低20%，其效果甚至优于化学对照（Captan）。石墨烯的载体功能与ZnO的抗菌特性产生协同效应，通过破坏病原体细胞壁和诱导植物系统抗性实现双重防护。

3.2 农艺性状改善

纳米处理显著提升植株生长指标，其中ZnO+GP-200处理使株高增加41%，生物量提高23%。这种促进作用与纳米材料调控植物激素（如生长素和细胞分裂素）及增强养分吸收有关。

3.3 光合与氧化应激调控

ZnO+GP处理维持了较高的叶绿素a含量（较对照提升18%），同时显著降低超氧阴离子(O₂^•?)和丙二醛(MDA)水平。这表明纳米材料通过减轻氧化损伤维持了光合系统稳定性。

3.4 次级代谢激活

200 mg L^?1 ZnO+GP使黄酮类化合物含量提升28%，维生素C含量显著增加。这些抗氧化物质的积累增强了植物对病原侵染的耐受性，与水杨酸信号通路的激活密切相关。

该研究首次证实ZnO与石墨烯的复合应用能通过物理抗菌和生理调控的双重机制防控番茄枯萎病。相较于传统农药，纳米材料具有用量低（仅为常规用量的1/15）、环境残留少等优势。研究为开发新型纳米农药提供了理论依据，但作者也指出需进一步评估长期使用的生态风险。这项成果不仅为番茄可持续生产提供了解决方案，也为其他作物病害的纳米防控策略设计提供了重要参考。