纳米粒子疗法有望防治致命的葡萄树干病害

一个国际研究小组报告了在防治葡萄树干病害方面取得的可喜成果，葡萄树干病害是一组威胁全球葡萄园的真菌感染病。这项研究发表在 8 月份的《害虫管理科学》（Pest Management Science）杂志上，来自欧洲多个机构的科学家参与了这项研究，其中包括西班牙葡萄与葡萄酒科学研究所（ICVV）的 BIOTIVIS 小组。在两个生长季节里，研究人员在感染了三种主要病原体的葡萄藤上测试了银硒纳米粒子（AgSe NPs）和四种化合物：Diaporthe eres、Diplodia seriata 和 Eutypa lata。

实验在捷克共和国布尔诺门德尔大学的网室进行，使用的是以易感染树干病害而闻名的长相思葡萄藤。研究小组根据以前的实验室测试结果，选择了 AgSe NPs 和四种化学物质--亚砷酸钠、8-羟基喹啉、硝酸银和硫代硫酸银复合物，这些物质都具有很强的抗真菌活性。每种处理方法都直接用于葡萄茎上的伤口，然后在伤口处接种一种目标真菌。研究人员监测了植物的生长情况、内部木材坏死情况以及从处理过的植物中重新分离病原体的能力。他们还分析了葡萄树防御基因表达的变化。

结果表明，与未处理的对照组相比，所有处理方法都能减少病害的发展。银硒纳米粒子对D. eres和E. lata特别有效，抑制率在55%到87%之间。在使用的浓度下，纳米颗粒不会产生任何明显的植物毒性。在化学处理中，8-羟基喹啉和硝酸银对某些病原体也有很高的抑制作用。亚砷酸钠是一种曾因毒性问题被许多国家禁用的化合物，它显示出很强的抗真菌效果，但不太可能恢复广泛使用。

研究发现，与未处理的对照组相比，处理过的葡萄树一般内部坏死较少，根系发育较好。在某些情况下，经过处理的植株比只接触水和真菌感染的植株长得更高或根系更长。病原体再分离证实，在大多数情况下都成功建立了感染，从而可以对处理效果进行可靠的评估。

基因表达分析表明，不同的处理在葡萄树防御途径中引发了不同的反应。例如，一些化合物下调了 NPR1（一种参与系统获得性抗性的基因），而另一些化合物则影响了与几丁质酶生产或芪合成有关的基因--这两种基因对于植物防御真菌都很重要。反应因处理方法和病原体的不同而不同。

葡萄树干病害是全世界葡萄酒生产商关注的主要问题。这些病害是由多种真菌引起的，真菌侵入木质组织，导致腐烂、枯萎，最终导致葡萄树死亡。由于一旦确定感染，治疗方法基本无效，因此控制方案十分有限。出于对环境和健康的考虑，许多传统杀菌剂被限制或禁止使用。

纳米粒子的使用代表了一种新的植物保护方法。AgSe NPs 等纳米材料具有独特的性质，可以在极小的范围内与病原体相互作用，同时有可能减少农业中化学品的总体使用量。在这项研究中，AgSe NPs 具有很强的抗真菌活性，在测试剂量下不会对葡萄树造成伤害。

研究小组指出，虽然这些结果令人鼓舞，但在商业葡萄园广泛采用基于纳米粒子的处理方法之前，还需要进一步的研究。有必要在实际条件下进行实地试验，以确认在多个季节和不同葡萄品种上的有效性和安全性。监管审批程序还需要解决环境影响和人类健康方面的问题。

这项工作凸显了科学家们为寻找葡萄栽培中传统杀虫剂的可持续替代品所做的不懈努力。随着欧洲和其他葡萄酒产区对化学品使用的限制越来越严格，种植者们正在寻求新的工具来保护他们的作物免受毁灭性树干疾病的侵害。如果未来的研究能继续支持纳米技术的有效性和安全性，那么纳米技术或许能提供这样一种工具。

这项研究由布尔诺门德尔大学的研究人员领导，ICVV 的西班牙科学家 David Gramaje 也参与了这项研究。越来越多的证据表明，有针对性的纳米材料可以在面临持续真菌威胁的葡萄园的综合病害管理策略中发挥作用，这项研究为这一观点增添了新的证据。