納米材料在植物抗真菌中的應用

摘?要：耐藥性有害真菌的出現農民及農業技術人員帶來前所未有的麻煩與困難，這使得研究人員將目光轉移至納米材料上，探尋新型抗真菌納米材料。文章對近幾年來的研究報道進行綜述，主要從金屬型納米材料和光催化型納米材料兩個方面對納米材料在植物抗真菌的應用進行闡述，并對納米材料的未來發展趨勢和地位做出展望，為植物真菌病害的防治提供更廣闊的前景和應用指導。

關鍵詞：納米材料;植物;真菌

近年來隨著傳統抗菌劑的廣泛應用，植物中有害真菌的耐藥性問題有逐漸抬頭的趨勢。在傳統抗菌劑類型十分有限的情況下，耐藥性有害真菌的出現無疑給農民及農業技術人員帶來前所未有的麻煩與困難。這使得研究人員另辟新徑將目光放在納米材料上，納米材料具有尺寸分散，具有高比表面積和高反應活性，且較傳統抗菌劑效果更加顯著，對真菌的抑制作用更加明顯。文章就以近年來納米材料在植物抗真菌中的應用做一綜述，同時對納米材料在未來先進領域中的發展趨勢和地位做出展望，為防治植物真菌病害提供綠色環保的理論依據。

一、 納米材料基本特性

納米材料作為一種剛剛興起的新型抗菌劑，在21世紀中不斷蓬勃迅速地發展。納米是一個尺度的度量，而研究納米材料是德國物理學家H.Gleiter運用逆向思維的結果。納米材料是指在三維空間中至少有一堆結構特征小于100nm的一類物質，包括納米薄膜和納米涂料（一維結構小于100nm）、納米管和納米線（二維結構小于100nm）。由于納米材料的微小顆粒，廣泛拓寬其在化學、光學、物理、生物醫學等方面領域的應用。較相同容積顆粒比表面積大，若當粒徑為10nm時，表面原子所占的比例為20%，而當粒徑為1nm時，幾乎所有的原子都集中在粒子表面，使得其表面積、表面能及表面結合能增大，具有不飽和性質，從而表現出更高的活性。也正因為如此，使納米材料具有更多的特性如表面效應、量子尺寸效應、體積效應、宏觀量子隧道效應、界面相關效應等。

二、 主要的納米抗真菌材料

（一）金屬型納米抗真菌劑

金屬型納米抗真菌劑主要利用銀、銅、鋅等金屬的抗菌能力，通過物理吸附、離子交換等方法，將銀、銅、鋅等金屬（或其離子）固定在沸石、硅膠等多孔材料的表面制成抗菌劑，再將其加入相應的制品中即獲得具有抗菌能力的材料。

其中納米銀抗菌材料應用歷史悠久，對真菌具有極好的殺滅效果，且對人體細胞低毒、穩定性高和揮發性低。李琴琴的實驗結果表明納米銀對小麥赤霉菌體內丙二醇含量增加，可溶性蛋白和可溶性糖含量降低。納米銀破壞了病原真菌體內細胞膜系統的完整性，抑制病原真菌生長。張璐璐研究發現，納米銀對白色念珠菌具有明顯抑制作用，納米銀的粒徑越大，抗菌效果越好。Ouda研究發現噴灑15mg/ml納米銀容易后，煙草赤星病的菌絲生長速率明顯降低，可見納米銀可抑制煙草赤星病對煙草的侵染。

（二）光催化型納米抗真菌劑

納米二氧化鈦具有活性高、無污染和對人體無害等特點，主要分為銳鈦型、板鈦型和金紅石型3種結構類型，外觀均為白色無粉末。其中銳鈦型具有光催化效應，又稱“本多-藤島-效應”。該粉體在小于400nm的光照射下，價帶電子被激發到導帶形成了電子和空穴與吸附于其表面的O2和H2O作用，生成超氧化物陰離子自由基，該自由基具有較強的氧化性可在室溫下與有害氣體反應，分解有機物污染和有害菌，這一特性使得納米二氧化鈦在農業方面得到廣泛應用，對納米材料抗菌劑提供了新的途徑。

張萍等研究結果表明，納米二氧化鈦對黃瓜霜霉病具有一定的抑制作用，并在葉片表面沉積形成一層薄膜，在紫外光照射下催化產生一類活性氧類物質，具有一定的抗菌作用。Lu發現Ce摻雜的TiO2納米粒子對荔枝霜疫霉病和黃瓜白粉病起有效控制作用。由此可見，納米二氧化鈦抗菌性能強，具有光譜抗菌性，對環境污染小，對植物病原菌的發生能夠起到有效防控。

納米氧化鋅作為一種無機納米材料，主要分為巖鹽、閃鋅礦、纖鋅礦三種結構類型。在紫外光的照射下，具有很強的光催化性能，能夠產生光生電子-空穴對，與水反應生成·OH自由基，通過一系列氧化反應最終起到抗菌效果。

劉瑾瑾對納米氧化鋅處理蘋果黑斑病和青霉菌進行研究，實驗結果表明，納米氧化鋅處理可有效地抑制A.alternate和P.expansum的菌落生長和孢子萌發。尤其菌落生長的結果發現隨著納米氧化鋅的濃度的增加，其對兩種真菌的抑制效果亦顯著增加。

三、 展望

如今納米材料的應用具有廣泛的應用前景，納米材料的制備也逐漸向更綠色環保的發現轉變，對其抗菌性能的研究也越加深入，但關于納米材料抗菌機制的研究資料較少，抗菌機制不確定較多，因此納米材料在植物真菌中如何發揮抑制作用值得未來進行更加深入和系統的研究，從而為納米材料抗真菌劑的高效、安全利用奠定基礎。除此之外，大多數納米材料采用的都是單一抗菌劑，但它們的局限性在一定程度上影響使用效果，如光催化型納米抗菌劑納米二氧化鈦的殺菌功能就要借助紫外光線才能起作用，這樣便限制了它的使用范圍。因此研究員們應當把目光轉向復合型納米材料抗真菌，為植物真菌病害的防治提供更廣闊的前景。

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作者簡介：

游雨欣，福建省福州市，福建農林大學/植物保護學院。