纳米级氧化锌绿色合成及其对甜樱桃果实真菌病害的生态防控机制研究

本研究针对甜樱桃采后真菌病害严重及化学杀菌剂残留问题，利用青蒿（Artemisia annua）提取物绿色合成氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs），通过体外和体内实验证明其显著抑制Fusarium equiseti生长（100 mg/L浓度下菌丝抑制率达88.2%），并减少果实腐烂面积77.8%。该研究为农业病害防控提供了高效、生物相容且环境友好的纳米解决方案。

　　

甜樱桃（Prunus avium）因其丰富的营养价值和独特风味备受消费者青睐，但采后真菌病害导致果实腐烂和重大经济损失，成为产业发展的瓶颈。传统化学杀菌剂虽有效，却存在残留毒性、环境污染和病原菌耐药性等问题。随着绿色农业理念的兴起，开发高效、安全、可持续的病害防控策略迫在眉睫。纳米技术，特别是金属氧化物纳米颗粒，因其独特的物理化学性质和生物活性，在农业应用中展现出巨大潜力。氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）不仅具有良好的抗微生物特性，还可作为植物营养补充剂，但其化学合成方法常涉及有毒试剂，限制了大范围应用。因此，利用植物提取物绿色合成ZnO-NPs，兼具生态友好性和生物相容性，成为农业纳米技术的研究热点。

在这项发表于《Plant Nano Biology》的研究中，来自上海交通大学农业与生物学院的团队通过青蒿（Artemisia annua）叶提取物成功合成了ZnO-NPs，并系统评价了其对甜樱桃果实真菌病害（特别是由Fusarium equiseti引起的腐烂病）的防治效果。该研究为绿色纳米材料在采后保鲜领域的应用提供了重要理论和实践依据。

研究团队采用多种表征技术（包括X射线衍射（XRD）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）和BET比表面积分析）确认了ZnO-NPs的形貌、结构、元素组成和光学性质。生物学实验则包括体外抑菌实验（采用食物中毒法）、体内果实接种实验以及抗氧化活性测定（DPPH自由基清除实验）。所有实验均设三个重复，数据经ANOVA统计分析。

3.1. 病原菌鉴定与表征

通过形态学观察和分子生物学方法（18S rDNA序列分析），研究人员从患病樱桃果实中分离并鉴定出致病菌为Fusarium equiseti。该菌在SDA培养基上形成灰白色菌落，接种健康果实后复制出与田间样本相同的病害症状，符合科赫法则。

3.2. UV-Vis与XRD光谱分析

UV-Vis光谱在285 nm处显示典型ZnO吸收峰，通过Tauc图计算得出光学带隙为3.22 eV。XRD图谱显示纳米颗粒为六方纤锌矿结构（JCPDS 36-1451），平均晶粒尺寸约30 nm，无杂质峰，表明产物纯度较高。

3.3. X射线光电子能谱分析

XPS结果显示Zn 2p_3/2和Zn 2p_1/2结合能分别为1021.5 eV和1044.6 eV，证实锌元素以Zn²⁺氧化态存在。O 1s谱可分解为529.9 eV、531.2 eV和532.1 eV三个峰，分别对应晶格氧、缺陷氧和表面吸附氧。

3.4. 显微镜分析

TEM显示ZnO-NPs呈球形、六棱柱形和不规则形，粒径范围25–190 nm，平均约50 nm。高分辨图像显示晶面间距0.247 nm和0.281 nm，分别对应(101)和(100)晶面。元素映射和EDS分析证实Zn和O均匀分布，原子比接近1:1。BET测定比表面积为35.69 m2/g，平均孔径9 nm。

3.5. 体外与体内抗真菌活性

体外实验中，ZnO-NPs浓度在25–100 mg/L范围内显著抑制F. equiseti菌丝生长，100 mg/L时抑制率达88.2%。体内果实接种实验表明，100 mg/L处理组病害严重度降低77.8%，病害发生率从97%（对照组）降至21%，且果实表皮和果肉腐烂程度明显减轻。

3.6. 抗氧化活性

DPPH自由基清除实验显示，ZnO-NPs的抗氧化能力呈剂量依赖性，在250 μg/mL浓度下清除率为61%，远高于青蒿提取物（22%），表明纳米颗粒表面吸附的活性成分增强了其抗氧化性能。

本研究系统验证了绿色合成ZnO-NPs在防控甜樱桃采后真菌病害方面的应用潜力。其抗真菌机制可能涉及：①纳米颗粒与病原菌细胞膜静电相互作用，破坏膜完整性；②抑制麦角固醇合成，增强膜通透性；③诱导活性氧（ROS）积累，造成氧化损伤；④穿透细胞核，干扰转录和蛋白质合成。此外，ZnO-NPs兼具抗氧化功能，可缓解采后果实氧化应激，延长保鲜期。

该研究的意义在于：首次利用青蒿提取物合成ZnO-NPs并用于樱桃病害防控，为绿色纳米农业提供了新思路；克服了化学杀菌剂的残留和耐药性问题；提出的技术方案易于规模化、环境兼容性强，符合可持续农业发展需求。未来研究应聚焦于ZnO-NPs的分子作用机制、长期生态安全性以及在不同作物-病原系统中的普适性评价。