银纳米颗粒防治萝卜蚜（Lipaphis erysimi）和芸苔链格孢（Alternaria brassicicola）的效果评价及其对芥蓝生长和土壤性质的影响

《Frontiers in Insect Science》：Evaluation of silver nanoparticles for controlling Lipaphis erysimi and Alternaria brassicicola and assessing their effects on Chinese kale growth and soil properties

　　

引言：芥蓝（Brassica oleracea var. alboglabra）是一种重要的叶用蔬菜，极易受到萝卜蚜（Lipaphis erysimi）和芸苔链格孢（Alternaria brassicicola）的危害，这些生物胁迫可降低作物产量和品质。本研究评估了银纳米颗粒（AgNPs）对L. erysimi和A. brassicicola的防治效果，并评估了其对植物生理特性和土壤养分状况的影响。
方法：研究人员在不同浓度下评估了AgNPs对L. erysimi的毒力及其对A. brassicicola菌丝生长和孢子萌发的抑制作用，同时还评估了AgNPs对芥蓝生长、叶绿素含量及选定土壤化学性质的影响。
结果：AgNPs对L. erysimi表现出显著的剂量和时间依赖性毒力，LC₅₀值从24 h的43.109 ppm降至48 h的19.343 ppm。用100 ppm AgNPs处理48 h后，蚜虫种群减少了88.33%。80–100 ppm AgNPs同样显著抑制了A. brassicicola的菌丝生长和孢子萌发。然而，较高浓度的AgNPs降低了叶绿素含量，并对鲜重和叶片发育产生不利影响。土壤分析显示，施用AgNPs后pH值和有机质略有升高，而速效磷和交换性钾则有所下降。
讨论：上述发现表明，AgNPs有潜力成为芥蓝病虫害综合防治的一个组成部分。然而，有必要优化施用剂量，以平衡病虫害抑制与对植物生长和土壤性质的潜在不利影响。需要进一步的田间研究来确定合适的施用量，并评估其长期环境影响。

银纳米颗粒（AgNPs）用于芥蓝（Brassica oleracea var. alboglabra）病虫害防治的潜力与风险——一项发表于《Frontiers in Insect Science》的研究解读

芥蓝是东南亚地区广泛种植且经济价值较高的叶用蔬菜，营养丰富，烹饪方式多样。然而，其生产常受萝卜蚜（Lipaphis erysimi）和芸苔链格孢（Alternaria brassicicola）等病虫危害，导致产量和商品性下降。传统化学农药虽可缓解这些生物胁迫，但过度使用引发环境污染、害虫抗药性和农产品残留等问题。纳米技术的发展为病虫害可持续治理提供了新思路，银纳米颗粒（AgNPs）因具有高比表面积、强抗菌杀虫活性等特性而受到关注，且其环境风险低于传统合成农药。已有研究表明AgNPs可通过破坏细胞膜、诱导活性氧（ROS）产生及干扰代谢通路来发挥生物活性。然而，关于AgNPs在芥蓝上对害虫和病原菌综合防控、植物生理反应及土壤养分影响的研究仍很有限。为此，研究人员在半田间条件下系统评估了AgNPs对萝卜蚜种群、芸苔链格孢生长和孢子萌发、芥蓝生理生化参数及土壤营养状况的影响，以期为芥蓝病虫害综合治理提供环保可持续的方案。该研究发表于《Frontiers in Insect Science》。

研究人员从泰国清迈大学NAVATECH公司获得商品化AgNPs（20,000 ppm），其合成以硝酸银为前体、乙二醇为还原剂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为包覆剂。测试前通过涡旋振荡重新分散，制备20–100 ppm工作液。蚜虫毒力测定采用叶碟法，选用2–3龄若虫接触处理，于24和48 h记录死亡率；种群抑制试验在笼罩盆栽芥蓝上接种成虫后连续7天喷施AgNPs；抗真菌测定采用含毒介质法（菌丝生长抑制）和孢子萌发抑制法，测试分离株为A. brassicicola CDEP-239（来自清迈大学植物病理系）；同时测定7周龄芥蓝的鲜重、叶宽、叶长、叶片数及叶绿素含量，并分析100 ppm处理35天后根际土壤pH、有机质、全氮、速效磷和交换性钾。统计分析采用Probit法估算LC₅₀/LC₉₀，其他数据采用单因素方差分析和Tukey检验。萝卜蚜种群来源为清迈大学昆虫学系。

主要研究结果如下：

AgNPs对萝卜蚜的杀虫活性：通过叶碟法测定发现，随着AgNPs浓度升高和暴露时间延长，蚜虫死亡率显著上升。24 h时LC₅₀为43.109 ppm，48 h时降至19.343 ppm；100 ppm处理48 h死亡率达88.33%，表明AgNPs具有明显的剂量和时间依赖性毒力。

AgNPs对萝卜蚜种群数量的影响：在盆栽芥蓝上，AgNPs处理后蚜虫平均数量较对照显著降低，且处理组出现蜕皮失败或不全现象。100 ppm处理下平均每株仅1.86头，而对照组为61.66头，显示出良好的种群抑制效果。

AgNPs对芥蓝生理参数的影响：植物鲜重随浓度增加呈下降趋势，100 ppm处理鲜重最低（33.62 g），对照为71.15 g；叶宽也显著降低，而叶长无显著变化；叶片数在40 ppm时较多而80 ppm时较少，说明AgNPs对芥蓝营养生长有一定抑制作用。

AgNPs对芥蓝叶绿素含量的影响：与对照相比，各AgNPs处理均显著降低叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量，且呈浓度依赖性。对照总叶绿素为1.08 mg g^?1，100 ppm处理降至0.58 mg g^?1，暗示高浓度AgNPs可能影响光合作用。

AgNPs对芸苔链格孢菌丝生长的抑制作用：采用含毒介质法，20–100 ppm AgNPs对A. brassicicola菌丝生长抑制率为68.15%–84.44%，其中80和100 ppm抑制率最高，表明AgNPs具有较好的抗真菌活性。

AgNPs对芸苔链格孢孢子萌发的抑制作用：在3–24 h观察窗口内，AgNPs显著抑制分生孢子萌发。24 h时20 ppm处理萌发率仅19.33%，100 ppm降至11.67%；抑制率随浓度提高而增强，80和100 ppm在3 h内抑制率接近100%，表明AgNPs能有效阻止病菌侵染。

AgNPs对土壤化学性质的影响：100 ppm处理后35天，土壤pH由7.15升至7.58，有机质含量从5.95%升至6.40%，但全氮、速效磷和交换性钾分别下降。由于样本为混合样且无重复，该结果仅作为描述性观察，未作统计推断。

研究人员在讨论中指出，AgNPs的杀虫活性可能与其破坏害虫体壁、穿透气门、损伤细胞膜及诱导ROS产生有关；抗真菌作用则可能是通过破坏真菌细胞壁/膜和干扰关键酶活性实现的。尽管AgNPs有效抑制了蚜虫和病菌，但高浓度也带来植物毒性，表现为叶绿素下降、生物量减少等，因此需要优化剂量。土壤养分变化提示AgNPs可能影响土壤化学特性，但需进一步重复试验。本研究的主要局限在于未对所用AgNPs批次进行动态光散射（DLS）、zeta电位及透射电镜（TEM）等表征，因此处理浓度属于名义浓度。

研究结论部分可翻译如下：在本研究实验条件下，银纳米颗粒（AgNPs）对萝卜蚜表现出杀虫活性，对芸苔链格孢表现出抗真菌活性。AgNPs以浓度依赖方式降低蚜虫种群、抑制真菌菌丝生长和分生孢子萌发。尽管AgNPs有效抑制了L. erysimi和A. brassicicola，但较高浓度对植物鲜重、叶宽和叶绿素含量等多种生长参数产生不利影响，凸显了剂量优化的重要性。施用AgNPs后还观察到部分土壤化学性质的差异。这些发现表明，AgNPs有潜力作为芥蓝病虫害综合防治的一个组成部分，但必须优化施用量，以实现有效防治同时减少对植物生长的潜在不良影响。本研究的局限在于未对生物测定