Ag2S-S Janus与Ag纳米颗粒抗真菌及抗卵菌潜力及其在番茄枯萎病防控中的应用

《International Journal of Molecular Sciences》：Antifungal and Anti-Oomycete Potential of Ag2S-S Janus and Ag Nanoparticles Synthesized with Non-Toxic Agents and Their Application to Control Fusarium Wilt of Tomato

　　

农业中杀菌剂的过度使用引发了环境问题、植物病原真菌抗性增强以及对食品安全与人类健康的担忧。本研究评估了银基纳米颗粒（NPs）作为植物病原调控潜在替代物的可能性。研究人员通过化学还原法，以葡萄糖（0.30%和0.90%）为还原剂、明胶（0.50%和1.00%）为钝化剂合成了Ag2S-S Janus与AgNPs四种处理。所合成NPs平均粒径5–11 nm，最小为T3（5.90±0.30 nm），最大为T4（10.34±0.46 nm）。在体外针对Alternaria alternata、Colletotrichum boninense、Fusarium oxysporum和Phytophthora capsici四种微生物评价其抗真菌与抗卵菌活性，结果显示所有处理对A. alternata完全抑制（100%），对P. capsici抑制率达60–70%，表现出强抗微生物潜力。此外，研究人员将NPs施用于接种Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici的番茄（Solanum lycopersicum）幼苗，NPs无植物毒性，降低了病害严重度（1–2级量表）并促进病斑愈合。

研究背景方面，全球农业生产因粮食需求增长而强化，但植物病原真菌造成显著产量与质量损失，且部分真菌产毒威胁人类健康。传统杀菌剂过量使用导致病原真菌抗药性及环境污染，亟需可持续、低抗性风险的替代策略。纳米技术为此提供新思路，银纳米颗粒（AgNPs）因强抗微生物活性受关注，Ag₂S亦具抗真菌性，硫本身为具抗真菌性的大量元素，二者结合可能协同。AgNPs生物效应与其释放Ag⁺及催化氧化能力、粒径形貌浓度相关；Ag₂S因缓释Ag⁺被视为低毒银形态。番茄枯萎病病原Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici（Fol）致减产21–47%，经济重要性高。本研究据此采用非毒性前体（葡萄糖、明胶）化学还原合成Ag₂S-S Janus与AgNPs，表征后评价其抗微生物及防控番茄枯萎病效果，论文发表于《International Journal of Molecular Sciences》。

关键技术方法上，研究人员以硝酸银为前体、葡萄糖还原、明胶稳定、NaOH调pH至10于80℃合成四组NPs（T1–T4，变量为葡萄糖0.30%/0.90%、明胶0.50%/1.00%）；表征采用紫外可见光谱（UV-Vis）、X射线衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）/扫描透射电镜（STEM）及能谱（EDS）、动态光散射（DLS）与Zeta电位；体外抗菌用PDA琼脂稀释法测四病原（A. alternata、C. boninense、F. oxysporum、P. capsici）菌丝生长抑制，以Captán 50与Ridomil Gold为阳性对照；IC₅₀以Fol为靶标琼脂稀释测定；活体试验用Adonis F1与7502 F1番茄苗，茎基创伤接种Fol后施T3（1000 μg·mL^?1）1或2次，观测株高、茎粗、根长、病级（0–4）、营养吸收与银积累（样本来自墨西哥Autónoma Chapingo大学病原学实验室菌株）。

研究结果部分，2.1纳米颗粒合成阐明Ag⁺经OH^?成Ag₂O后被葡萄糖还原为Ag⁰，明胶功能团稳粒且其含硫氨基酸残基促Ag₂S生成。2.2 UV-Vis显示418–427 nm Ag等离子峰与364–396 nm Ag₂S辉银矿相吸收，印证双相共存。2.3 XRD指认Ag面心立方（Fm3m）晶面及Ag₂S辉银矿/辉银矿相、AgCl、NaNO₃杂相；T3中Ag₂S占比最高（acanthite 34.1%+argentite 38.1%），与高生物活性吻合。2.4 形貌上STEM测T3均径5.90±0.30 nm、T4为10.34±0.46 nm；HRTEM/FFT示Janus结构含Ag₂S与偏析Ag相，EDS面扫确认Ag₂S-S双区及元素权重（Ag 66.19%、S 11.69%、O 19.05%、Si 3.07%）。2.5 DLS示0.5%明胶组流体力学直径更小（131–137 nm）且PDI低（0.19–0.22），1.0%组达402–602 nm、PDI 0.38–0.51；Zeta电位仅T3为?23±2.8 mV具中度胶体稳定。2.6–2.7 体外抗菌中A. alternata被所有处理100%抑制；P. capsici抑率60–70%（T1/T3约68%）；F. oxysporum终抑约54.6%；C. boninense抑率偏低（~33%）呈抑菌态；小粒径T1/T3优，单分子模型拟合菌丝进展，T1/T3具更低生长速率与曲线下面积。2.8 T3对Fol的IC₅₀为22.62 μg·mL^?1，近商用Captán 50（22.36 μg·mL^?1）。2.9 活体番茄苗中T3处理无植物毒性，Adonis F1株高显著提升；接种Fol组72 h现症，T3或Captán处理5 d后伤口形成胶状痂皮（病级1–2），较未处理减轻；Captán反致叶缘灼烧（病级3）。2.10 营养分析示Ag主要积于根、次为茎、叶未检出；茎中Ca与Ag负关（r=?0.523）、Zn与Ag正相关（r=0.601），提示Ag⁺干扰膜阳离子识别位点而非单纯阻钙通道。

讨论与结论翻译：研究人员指出，Ag₂S-S Janus与Ag NPs（T1–T4）作为抗植物病原真菌及卵菌剂具潜力，小粒径（T1 7.79 nm、T3 5.90 nm）活性最优，印证尺寸效应。T3对供试病原抑制良好，对番茄枯萎病病原Fol具竞争性（IC₅₀近商用剂），接种苗病级降至1–2并促愈伤，1000 μg·mL^?1下无显著药害；T3微调茎Ca/Zn吸收。综上，银基NPs可作番茄枯萎病管理替代工具，但需进一步温室与田间试验优化配方、评估长效性及环境安全性。全文结论支持以非毒性前体合成Ag₂S-S Janus/AgNPs在农业病原防控中的转化价值。