《Plant Nano Biology》：Bioengineered nano Zinc Oxide formulation-
SmZnF disrupting fungal pathogens of
Withania somnifera, a high value medicinal plant
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本研究针对高价值药用植物睡茄(Withania somnifera)面临的真菌病害威胁，开发了一种新型生物纳米制剂SmZnF。研究人员通过将氧化锌纳米颗粒(ZnO-NP)与无患子(Sapindus mukorossi)提取物(SmAE)复合，成功制备出对茄病镰刀菌(Fusarium solani)、链格孢菌(Alternaria alternata)和核盘菌(Sclerotiorum sclerotiorum)具有显著抑制活性的纳米生物制剂。实验表明SmZnF通过破坏真菌细胞膜完整性、引起电解质渗漏和降低麦角固醇含量等机制发挥杀菌作用，其最小抑菌浓度(MIC)较单纯ZnO-NP降低4-8倍。温室试验证实该制剂能有效控制睡茄根腐病、茎腐病和叶斑病，且对植物生理代谢无不良影响，为绿色农业提供了新策略。
在印度传统医学阿育吠陀中享有盛誉的睡茄(Withania somnifera)，因其含有具有显著治疗价值的次级代谢产物而备受关注。随着全球对睡茄需求的快速增长，其栽培面积不断扩大，但真菌病害的侵袭却成为制约产业发展的关键瓶颈。茄病镰刀菌(Fusarium solani)引起的根腐病、链格孢菌(Alternaria alternata)导致的叶斑病以及核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引发的茎腐病，每年造成巨大的产量损失和药材品质下降。传统化学杀菌剂虽然短期内有效，但存在环境污染、病原菌抗药性和药物残留等问题，迫切需要开发新型绿色防控策略。
纳米生物技术为植物病害防控提供了新思路，其中氧化锌纳米颗粒(ZnO-NP)因其良好的生物相容性和抗菌活性而展现出应用潜力。然而，单纯纳米颗粒的稳定性、靶向性和生物活性仍有待优化。基于此，印度CSIR药用与芳香植物研究所的研究团队在《Plant Nano Biology》发表论文，报道了一种将ZnO-NP与无患子(Sapindus mukorossi)果实提取物(SmAE)复合而成的生物纳米制剂SmZnF，该制剂显著增强了对睡茄主要真菌病原体的抑制活性。
研究人员通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和动态光散射(DLS)等技术对SmZnF进行了系统表征。气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析显示SmAE主要活性成分为N-十六碳烯酸和9-十八烯酰胺等。制剂优化实验确定ZnO-NP与SmAE的最佳配比为1:2，此时对真菌菌丝生长的抑制率达到100%。
在作用机制研究中，研究人员通过细胞膜通透性测定、线粒体膜电位(MTP)检测和扫描电镜(SEM)观察等方法，揭示了SmZnF的多重抗菌机制。该制剂能有效破坏真菌细胞膜完整性，引起电解质和糖类物质泄漏，显著降低麦角固醇含量，导致菌丝变形和细胞破裂。特别是对核盘菌的最小抑菌浓度(MIC)低至15.625 μg/mL，较单纯ZnO-NP提高了8倍活性。
温室防效试验表明，SmZnF处理使睡茄根腐病的发病率从80%降至22%，茎腐病发病率从64%降至16%，叶斑病的防治效果同样显著。植物安全性评估显示，SmZnF在600 μg/mL浓度下对睡茄叶片无药害现象，不影响光合色素含量和主要活性成分睡茄内酯(withanolides)的积累，表明其具有良好的作物相容性。
关键技术方法
研究采用溶剂萃取法制备无患子丙酮提取物(SmAE)，通过微量稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MFC)。利用荧光染色(碘化丙啶PI、DiBAC4(3)和JC-1)评估细胞膜完整性和线粒体功能，采用高效液相色谱(HPLC)定量麦角固醇含量。植物毒性检测包括氧化应激指标(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT)和次生代谢产物分析。
表征分析结果
UV-Vis显示SmZnF在380 nm、614 nm、681 nm和693 nm处有特征吸收峰。ATR-FTIR证实SmAE成功负载于ZnO-NP表面，DLS测定其平均粒径为240.5±54.2 nm，zeta电位-24.7±7.2 mV。SEM直观展示了ZnO-NP在SmAE基质中的嵌入结构。
抗真菌活性
SmZnF对三种病原菌的MIC分别为：茄病镰刀菌125 μg/mL、链格孢菌62.5 μg/mL、核盘菌15.625 μg/mL。孢子萌发实验表明600 μg/mL浓度可完全抑制分生孢子萌发。分数抑菌浓度指数(FICI)均小于0.5，证实ZnO-NP与SmAE具有协同增效作用。
作用机制分析
膜通透性实验显示SmZnF处理导致真菌细胞电解质泄漏量达42-52 μS/cm，糖泄漏量14-23 μg/mL，显著高于对照组。麦角固醇含量测定发现处理组真菌麦角固醇降低至2.54-3.99 μg/g。荧光显微镜观察证实SmZnF引起细胞膜去极化和线粒体膜电位崩溃。
植物安全性评估
叶盘法和叶面喷施试验表明SmZnF在600 μg/mL浓度下不引起睡茄叶片损伤。生理指标检测显示处理组超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和脯氨酸含量与对照无显著差异，叶绿素和睡茄内酯含量保持稳定。
温室防效验证
在人工接种病原菌的睡茄植株上，SmZnF处理对根腐病、茎腐病和叶斑病的防效分别达到78%、84%和100%，显著优于单独使用ZnO-NP的处理组。
本研究开发的SmZnF纳米生物制剂通过多重机制有效抑制睡茄主要真菌病原体，其优异的抗菌活性和植物安全性为药用植物真菌病害的绿色防控提供了新方案。制剂中无患子提取物的添加不仅增强了ZnO-NP的稳定性，还通过提高其对真菌细胞膜的亲和性而增强杀菌效果。该研究为纳米材料在农业病害管理中的应用提供了理论依据和实践案例，对推进可持续农业发展具有重要意义。未来需进一步开展制剂稳定性评估和多点田间试验，以验证其商业化应用潜力。
