新型圆柱介质阻挡放电等离子体灭活草莓炭疽病菌（Colletotrichum acutatum与gloeosporioides）的机制研究：基于离体与在体实验的生化特性维持策略

本文创新性采用多圆柱介质阻挡放电等离子体（MC-DBDP）技术，通过生成氮氧化物（NOx）与臭氧（O3）及等离子体活化水（PAW），有效灭活草莓炭疽病主要病原菌（C. acutatum与C. gloeosporioides），并系统验证其在离体与在体条件下维持草莓果实生化成分的潜力，为绿色农业病害防控提供新策略。

　　

亮点

等离子体源

本研究采用多圆柱介质阻挡放电等离子体（MC-DBDP）系统灭活两种炭疽菌（Colletotrichum acutatum 和 C. gloeosporioides）。该系统通过产生氮氧化物（NO_x）和臭氧（O₃）实现病原体控制。MC-DBDP装置包含4对黄铜电极，每根电极均包裹圆柱形石英套管，并以交错方式排列，分别连接高压电极和接地电极。电极结构采用双层石英设计，既保证放电稳定性，又避免直接接触导致短路。

等离子体表征

通过光学发射光谱（OES）技术分析两种等离子体模式（NO_x 和 O₃）所产生的活性物种（图S1 E、F）。在NO_x模式下，氮分子第二正带系（N₂ SPS）发射谱占主导地位，而O₃模式下该信号较弱。两种模式均检测到第一负系氮离子物种。本装置中活性氧氮物种（RONS）的产量随石英管表面温度升高而增加，在450K时达到峰值，温度降低时产量减少。臭氧发射主要在O₃模式下被观察到。

讨论

多种微生物侵染草莓植株与果实，不仅造成减产，还会间接引起环境污染。农业中常用化学农药防控作物病害，但其对人体健康与生态存在危害。除化学杀菌剂外，γ射线和X射线也曾用于真菌防治。与电离辐射相比，等离子体辐射更具安全性——它能在常温常压下操作，并且不残留放射性。本研究开发的MC-DBDP系统能高效灭活炭疽病菌，且不影响草莓品质，显示出其在采后保鲜与植物病害绿色防控中的巨大潜力。

结论与未来展望

等离子体所产生的NO_x与O₃气体中活性物种的浓度随处理时间延长而增加，从而在不同条件（离体与在体）下显著降低真菌数量。这些活性物种能有效抑制草莓果实与植株上的炭疽菌孢子，其原因可能在于反应性物质在草莓表面微环境中的富集效应。结果表明，16分钟的处理时间可实现对真菌的最佳抑制效果，同时保持草莓的生化成分与营养品质。该技术未来可推广至其他高附加值果蔬作物，发展成为一种可持续、无化学残留的植物病害防控方法。