绿色合成银纳米颗粒：防治十字花科作物黑腐病的新希望

《Discover Plants》：Green synthesis of silver nanoparticles and their potential to enhance defense in cabbage crop against Xanthomonas campestris pv. campestris

为解决由野油菜黄单胞菌野油菜致病变种（Xcc）引起的十字花科作物黑腐病问题，研究人员开展了利用植物提取物绿色合成银纳米颗粒（AgNPs）并探究其抗菌活性的研究。结果表明，AgNPs 能有效控制 Xcc，还可诱导植物防御反应。该研究为控制植物病害提供了新途径。

　　在广袤的农业领域，十字花科作物家族庞大，其中甘蓝（Brassica oleracea L. ）是重要的一员，像常见的卷心菜、花椰菜等都属于这个家族。它们不仅是餐桌上的常客，还具有重要的经济价值。然而，一种名为黑腐病的疾病却如幽灵般困扰着这些作物。黑腐病由野油菜黄单胞菌野油菜致病变种（Xcc）引起，这种革兰氏阴性菌会在叶片表面附生，通过多种途径侵入植物，在维管束系统中定植，导致叶片出现 V 形黄化、叶脉变黑、坏死等症状，严重影响作物的产量和品质 。

传统的防治方法，如使用无 Xcc 的种植材料、清除感染植株残体和轮作，效果有限，而广泛使用的化学药剂又对人类健康和环境有害。在这样的困境下，寻找一种高效、可持续的防治策略迫在眉睫。

巴西 Embrapa 遗传资源和生物技术中心的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们利用绿色合成的方法，使用来自卷心菜（Brassica oleracea var. capitata L.）、拟南芥（Arabidopsis thaliana [L.] Heynh）、印楝（Azadirachta indica L.）和诺丽果（Morinda citrifolia L.）的叶子及果实部分（果皮和果肉 / 种子）的水提取物作为还原剂和稳定剂，合成了银纳米颗粒（AgNPs），并探究其对 Xcc 的抗菌活性以及在植物体内的作用机制。研究成果发表在《Discover Plants》上。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先是植物材料处理与水提取物制备，选取健康的植物材料，经过清洗、研磨、称重等步骤，再通过煮沸、过滤等操作获得水提取物 。接着进行 AgNPs 的绿色合成与表征，利用不同浓度的水提取物与硝酸银（AgNO₃）反应合成 AgNPs，并使用动态光散射（DLS）、原子力显微镜（AFM）等技术对其进行表征 。此外，还通过体外抗菌活性测定、RT-qPCR 分析防御相关基因表达以及致病性测定等实验，深入探究 AgNPs 的抗菌效果和作用机制。

在研究结果部分：

• AgNPs 的生成与特性：通过 UV-Vis 光谱分析监测 AgNPs 的合成过程，发现不同植物提取物合成的 AgNPs 具有独特的物理化学性质。随着提取物浓度变化，AgNPs 的颜色和光吸收强度改变。DLS 分析显示，不同提取物合成的 AgNPs 在流体动力学直径（HD）、多分散指数（PDI）和 Zeta 电位上存在差异，且浓度对这些性质有影响。AFM 图像表明，以 60mg/mL 诺丽果果皮水提取物（AENFP）合成的 AgNPs 呈球形，周围有来自 AENFP 的无定形物质。
• AgNPs 对 Xcc 的抗菌作用：基于物理化学特性，挑选 14 种 AgNPs 悬浮液进行体外抗菌活性测试。结果显示，部分 AgNPs 具有抗菌活性，其中 AENFP-AgNPs 在 60mg/mL 浓度下合成的产物，HD 值最低（192.3±1.1nm） ，在 64μmol/L 浓度时对 Xcc51 的抗菌活性最高，是控制黑腐病病原体的最有潜力候选悬浮液。
• AENFP-AgNPs 对植物防御基因的影响：利用 qRT-PCR 分析发现，用 AENFP-AgNPs 处理甘蓝植物后，8 个防御相关生物标志物基因中有 5 个表达发生变化，Defensin-like（DEFL）、Oxoglutarate-dependent dioxygenase（DAO）、Fatty acid desaturase（FADS）和 Pathogen-induced defense-responsive protein 8（PIDRP8）基因上调，Stromal ascorbate peroxidase（SAPX）基因下调，表明 AENFP-AgNPs 能触发植物有效的防御反应。
• AENFP-AgNPs 对植物抗病性的影响：对 AENFP-AgNPs 处理后的植物接种 Xcc，结果显示，处理后的植物叶片黑腐病症状延迟出现，受伤叶面积显著减少，直至接种后 7 天仍有明显效果，说明 AENFP-AgNPs 能提高植物对黑腐病的耐受性。

研究结论和讨论部分指出，本研究成功利用不同植物水提取物合成了具有不同特性的 AgNPs，其中 AENFP-AgNPs 在控制 Xcc 和诱导植物系统获得性抗性（SAR）方面表现出色。它能够激活植物体内特定防御相关基因的表达，有效减少黑腐病症状，延缓疾病进展。这一研究成果为十字花科作物黑腐病的防治提供了一种全新的策略，也为纳米生物技术在农业领域的应用开辟了新方向，有助于减少农业生产对有害化学农药的依赖，推动可持续农业的发展。