《IET Nanobiotechnology》：Fabrication, Characterization, and Antifungal Activity of Chitosan–Cyproconazole Nanocomposite for Simultaneous Wheat Stem Rust Control and Growth Enhancement
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本文创新性地开发了壳聚糖-环丙唑醇纳米复合物（Chi-Cyp），通过动态光散射（DLS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证其粒径（80–90 nm）及表面特性。研究发现，Chi-Cyp在1 μg/mL低浓度下即可有效抑制小麦秆锈病菌（Puccinia graminis f. sp. tritici）侵染，效果媲美10 μg/mL的环丙唑醇单剂，且能通过灌溉与叶面喷施协同方式显著提升小麦幼苗生物量。该研究为纳米技术驱动农药减量化与作物抗病增产提供了新策略。
1. 引言
小麦秆锈病由专性活体营养真菌Puccinia graminis f. sp. tritici（Pgt）引起，其强致病性菌株（如Ug99）对全球小麦生产构成持续威胁。传统防治依赖三唑类杀菌剂如环丙唑醇，其通过抑制真菌细胞膜关键酶羊毛甾醇14-α-去甲基化酶（CYP51），阻断麦角固醇合成，导致毒性甾醇积累与细胞死亡。然而，化学农药的过度使用引发环境与健康风险。壳聚糖（CS）作为天然线性多糖，其纳米颗粒（CNPs）具备抗菌性与植物免疫诱导能力。本研究通过离子凝胶法构建壳聚糖-环丙唑醇纳米复合物（Chi-Cyp），探究其协同控病与促生潜力。
2. 材料与方法
以伊朗卡拉克植物改良研究所提供的Bolani小麦品种为材料，采用离子凝胶法合成CNPs与Chi-Cyp：将壳聚糖溶于0.5%乙酸，加入吐温80改善分散性，滴加三聚磷酸钠（TPP）交联形成纳米颗粒；Chi-Cyp则在壳聚糖溶液中引入1%环丙唑醇（DMF溶解）后同步交联。通过动态光散射（DLS）与场发射扫描电镜（FE-SEM）表征颗粒粒径（CNPs为83.11 nm，Chi-Cyp为90.11 nm）、多分散指数（PDI）及zeta电位（CNPs为+14.3 mV，Chi-Cyp为+11.3 mV）。FTIR光谱证实Cyproconazole特征峰（如3248/cm处-OH峰）与壳聚糖磷酸基团（1080/cm）的协同位移，表明成功复合。
小麦幼苗于接种Pgt夏孢子前24小时或接种后48/96小时，分别通过灌溉（10 mL/盆）、叶面喷施（5 mL/盆）及两者结合方式处理。接种14天后评估病害严重度（感染类型IT 0-4），并采用qPCR定量叶片中真菌生物量（引物ITS-1F/ITS-4R）。植物生长参数（根长、株高、鲜/干重）于处理后14天测定。
3. 结果
3.1. 纳米颗粒表征
Chi-Cyp与CNPs均呈类球形，DLS显示水合粒径分别为156.2 nm与104.8 nm。FTIR在1380/cm（C-N）、890/cm（C=C）及650/cm（C-Cl）处特征吸收峰证实环丙唑醇成功负载。Chi-Cyp合成效率达87%±2%，高于CNPs（85%±5%）。
3.2. 抗病效果
表型分析显示，Chi-Cyp（1 μg/mL）在接种后48/96小时处理可完全抑制秆锈病症状（IT≈0），效果等同于10 μg/mL环丙唑醇单剂，而CNPs（100 μg/mL）需十倍浓度方可达到相近防效。qPCR进一步验证Chi-Cyp处理组真菌生物量降至总DNA的5%以下，显著低于对照（50%-75%）。
3.3. 促生作用
CNPs（50 μg/mL）通过灌溉+喷施联合处理显著提升幼苗生长：地上部鲜重增加32%，根长增长28%，干物质积累提高41%。Chi-Cyp同等浓度下促生效果略逊于CNPs，但仍通过减少病害胁迫间接支持植物发育。
4. 讨论
Chi-Cyp的协同抗病机制源于壳聚糖破坏真菌细胞膜结构与环丙唑醇抑制麦角固醇合成的双重作用。纳米载体提升药剂靶向性与缓释性，使环丙唑醇用量降低90%。同时，CNPs通过激活水通道蛋白与养分吸收通路直接促进植物生长，其正电荷表面增强细胞壁渗透性。该策略为农药减施与绿色农业提供新路径。
5. 结论
壳聚糖-环丙唑醇纳米复合物以低剂量实现小麦秆锈病高效防控，并同步增强作物生长性状，具备规模化应用潜力。后续需开展田间试验验证其环境适应性及经济可行性。
