纳米材料在植物抗真菌中的应用

摘 要：耐药性有害真菌的出现农民及农业技术人员带来前所未有的麻烦与困难，这使得研究人员将目光转移至纳米材料上，探寻新型抗真菌纳米材料。文章对近几年来的研究报道进行综述，主要从金属型纳米材料和光催化型纳米材料两个方面对纳米材料在植物抗真菌的应用进行阐述，并对纳米材料的未来发展趋势和地位做出展望，为植物真菌病害的防治提供更广阔的前景和应用指导。

关键词：纳米材料;植物;真菌

近年来随着传统抗菌剂的广泛应用，植物中有害真菌的耐药性问题有逐渐抬头的趋势。在传统抗菌剂类型十分有限的情况下，耐药性有害真菌的出现无疑给农民及农业技术人员带来前所未有的麻烦与困难。这使得研究人员另辟新径将目光放在纳米材料上，纳米材料具有尺寸分散，具有高比表面积和高反应活性，且较传统抗菌剂效果更加显著，对真菌的抑制作用更加明显。文章就以近年来纳米材料在植物抗真菌中的应用做一综述，同时对纳米材料在未来先进领域中的发展趋势和地位做出展望，为防治植物真菌病害提供綠色环保的理论依据。

一、 纳米材料基本特性

纳米材料作为一种刚刚兴起的新型抗菌剂，在21世纪中不断蓬勃迅速地发展。纳米是一个尺度的度量，而研究纳米材料是德国物理学家H.Gleiter运用逆向思维的结果。纳米材料是指在三维空间中至少有一堆结构特征小于100nm的一类物质，包括纳米薄膜和纳米涂料（一维结构小于100nm）、纳米管和纳米线（二维结构小于100nm）。由于纳米材料的微小颗粒，广泛拓宽其在化学、光学、物理、生物医学等方面领域的应用。较相同容积颗粒比表面积大，若当粒径为10nm时，表面原子所占的比例为20%，而当粒径为1nm时，几乎所有的原子都集中在粒子表面，使得其表面积、表面能及表面结合能增大，具有不饱和性质，从而表现出更高的活性。也正因为如此，使纳米材料具有更多的特性如表面效应、量子尺寸效应、体积效应、宏观量子隧道效应、界面相关效应等。

二、 主要的纳米抗真菌材料

（一）金属型纳米抗真菌剂

金属型纳米抗真菌剂主要利用银、铜、锌等金属的抗菌能力，通过物理吸附、离子交换等方法，将银、铜、锌等金属（或其离子）固定在沸石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，再将其加入相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。

其中纳米银抗菌材料应用历史悠久，对真菌具有极好的杀灭效果，且对人体细胞低毒、稳定性高和挥发性低。李琴琴的实验结果表明纳米银对小麦赤霉菌体内丙二醇含量增加，可溶性蛋白和可溶性糖含量降低。纳米银破坏了病原真菌体内细胞膜系统的完整性，抑制病原真菌生长。张璐璐研究发现，纳米银对白色念珠菌具有明显抑制作用，纳米银的粒径越大，抗菌效果越好。Ouda研究发现喷洒15mg/ml纳米银容易后，烟草赤星病的菌丝生长速率明显降低，可见纳米银可抑制烟草赤星病对烟草的侵染。

（二）光催化型纳米抗真菌剂

纳米二氧化钛具有活性高、无污染和对人体无害等特点，主要分为锐钛型、板钛型和金红石型3种结构类型，外观均为白色无粉末。其中锐钛型具有光催化效应，又称“本多-藤岛-效应”。该粉体在小于400nm的光照射下，价带电子被激发到导带形成了电子和空穴与吸附于其表面的O2和H2O作用，生成超氧化物阴离子自由基，该自由基具有较强的氧化性可在室温下与有害气体反应，分解有机物污染和有害菌，这一特性使得纳米二氧化钛在农业方面得到广泛应用，对纳米材料抗菌剂提供了新的途径。

张萍等研究结果表明，纳米二氧化钛对黄瓜霜霉病具有一定的抑制作用，并在叶片表面沉积形成一层薄膜，在紫外光照射下催化产生一类活性氧类物质，具有一定的抗菌作用。Lu发现Ce掺杂的TiO2纳米粒子对荔枝霜疫霉病和黄瓜白粉病起有效控制作用。由此可见，纳米二氧化钛抗菌性能强，具有光谱抗菌性，对环境污染小，对植物病原菌的发生能够起到有效防控。

纳米氧化锌作为一种无机纳米材料，主要分为岩盐、闪锌矿、纤锌矿三种结构类型。在紫外光的照射下，具有很强的光催化性能，能够产生光生电子-空穴对，与水反应生成·OH自由基，通过一系列氧化反应最终起到抗菌效果。

刘瑾瑾对纳米氧化锌处理苹果黑斑病和青霉菌进行研究，实验结果表明，纳米氧化锌处理可有效地抑制A.alternate和P.expansum的菌落生长和孢子萌发。尤其菌落生长的结果发现随着纳米氧化锌的浓度的增加，其对两种真菌的抑制效果亦显著增加。

三、 展望

如今纳米材料的应用具有广泛的应用前景，纳米材料的制备也逐渐向更绿色环保的发现转变，对其抗菌性能的研究也越加深入，但关于纳米材料抗菌机制的研究资料较少，抗菌机制不确定较多，因此纳米材料在植物真菌中如何发挥抑制作用值得未来进行更加深入和系统的研究，从而为纳米材料抗真菌剂的高效、安全利用奠定基础。除此之外，大多数纳米材料采用的都是单一抗菌剂，但它们的局限性在一定程度上影响使用效果，如光催化型纳米抗菌剂纳米二氧化钛的杀菌功能就要借助紫外光线才能起作用，这样便限制了它的使用范围。因此研究员们应当把目光转向复合型纳米材料抗真菌，为植物真菌病害的防治提供更广阔的前景。

参考文献：

[1]H. Gleiter.纳米结构材料（英文）[J].金属学报，1997（2）：165-174.

[2]COLVIN V L. The potential environmental impact of engineered nanomaterials[J]. Nature Biotechnology： The Science and Business of Biotechnology，2003，21（10）.

[3]POOJA J， ZAFAR K K， ESHA B， et al. Variation in random amplified polymorphic DNA（RAPD）profiles specific to fluconazole-resistant and sensitive strains of Candida albicans[J]. Diagn Microbiol Infect Dis，2001，41（3）：113-119.

[4]赵玉岭.纳米材料性质及应用[J].煤炭技术，2009，28（8）：149-151.

[5]GARBER G. An overview of fungal infections[J]. Drugs，2001，61（1）：1-12.

[6]罗志龙.纳米无机复合抗菌粉体的制备与抗菌陶瓷的开发[D].西安：西北大学，2009：66.

[7]李琴琴.不同制法纳米银的抗菌活性及其应用研究[D].太原：中北大学，2017：87.

[8]张璐璐，苗琦，叶招浇，等.不同制法纳米银的抗真菌活性研究[J].药学实践杂志，2015，33（4）：328-330+358.

[9]OUDA S M. Antifungal activity of silver and copper nanoparticles on two plant pathogens， Alternaria alternata and Botrytis cinerea[J]. Research Journal of Microbiology，2014，9（1）：34.

[10]张健，吳全兴.纳米二氧化钛的研究进展[J].稀有金属快报，2005（3）：1-5.

[11]张萍，崔海信，宋娜，等.纳米TiO2光半导体材料防治植物病害的初步研究[J].农业工程学报，2006（12）：13-16.

[12]LU J W， LI F B， GUO T， et al. TiO2 photocatalytic antifungal technique for crops diseases control[J]. Journal of Environmental Sciences，2006，18（2）：397-401.

[13]刘瑾瑾，李永才，刘昌宁.采后纳米氧化锌对苹果黑斑病和青霉病的控制[J].食品工业科技，2014，35（4）：327-330.

[14]苗琦，曹永兵，张石群，等.纳米材料的抗真菌活性及其机制研究进展[J].中国真菌学杂志，2012，7（2）：111-115.

作者简介：

游雨欣，福建省福州市，福建农林大学/植物保护学院。