水稻細菌性白葉枯病是我國水稻傳統(tǒng)發(fā)生的三大主要病害之一，近年來，隨著氣候變化和耕作制度等改變，該病害在浙江和我國主要稻區(qū)重新爆發(fā)流行并出現(xiàn)了新的流行規(guī)律，給該病害的防治帶來了極大的挑戰(zhàn)，目前浙江省內(nèi)各稻區(qū)均有白葉枯病發(fā)生，納米農(nóng)藥作為未來將改變世界的十大化學(xué)新興技術(shù)之一目前正被應(yīng)用于浙江省水稻白葉枯病害的防控上，因此，迫切需要搞清楚其田間的作用機制，為納米材料今后用于水稻細菌病害的防治提供理論指導(dǎo)。
2022年7月6日，納米領(lǐng)域權(quán)威期刊Nano Today（IF5y=20.24）在線發(fā)表了浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院李斌教授團隊“Bioengineered chitosan-iron nanocomposite controls bacterial leaf blight disease by modulating plant defense response and nutritional status of rice （Oryza sativa L.）”的研究論文，揭示了納米材料通過直接破壞病原菌以及影響植物的防衛(wèi)反應(yīng)和營養(yǎng)狀況，調(diào)節(jié)根圍土壤微生物群落結(jié)構(gòu)來防控水稻細菌性白葉枯病的新機制，對于水稻細菌性病害的防控具有重要的指導(dǎo)意義。
李斌教授課題組在前期揭示了納米材料幫助水稻抵御非生物脅迫壓力（Journal of Hazards Materials, 2022），總結(jié)了其在水稻生產(chǎn)上的應(yīng)用前景（Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2022）的基礎(chǔ)上，首次報道了殼聚糖-鐵納米復(fù)合材料（BNC）幫助水稻抵抗白葉枯等生物脅迫壓力，測定了BNC的體外和體內(nèi)殺菌活性，評估了BNCs對健康和感染白葉枯病水稻內(nèi)生微生物群的影響，提出了BNCs減輕水稻白葉枯病危害的內(nèi)在機制。結(jié)果顯示BNCs可通過直接和間接作用等多種機制抑制水稻黃單胞菌Xoo，首先，BNCs與細菌互作引起Fe2+離子的受控釋放，導(dǎo)致細胞膜破裂、活性氧形成、DNA損傷、蛋白質(zhì)和酶變性以及細胞內(nèi)容物的泄漏，最終導(dǎo)致Xoo細胞死亡；其次，BNC可通過氣孔進入葉片，并在海綿狀葉肉細胞的大空間內(nèi)分散，BNC在植物體內(nèi)的積累觸發(fā)了水楊酸信號通路、抗氧化劑防御機制，改善了光合特性和養(yǎng)分獲取，維持了離子動態(tài)平衡，最終清除活性氧并緩解水稻植株的細胞氧化應(yīng)激。此外，高通量測序結(jié)果表明，BNCs通過重塑水稻葉面和根內(nèi)生細菌群落，降低了黃單胞菌的相對豐度，增加了健康和患病植物的細菌群落多樣性，特別是異根瘤菌和緩生根瘤菌等生物固氮微生物的相對豐度顯著增加，或許也在水稻白葉枯病害的納米控制中發(fā)揮了重要的作用。
博士研究生Temoor Ahmed為第一作者，美國康涅狄格州農(nóng)業(yè)試驗站Jason C. White教授、寧波大學(xué)陳劍平院士和浙江大學(xué)李斌教授為通訊作者，共同指導(dǎo)了本研究的開展。廣東工業(yè)大學(xué)馬傳鑫教授，巴基斯坦政府學(xué)院大學(xué)Muhammad Shahid教授等參與了本項目的研究。本研究得到了“水稻生物學(xué)”國家重點實驗室，國家自然科學(xué)基金項目（31872017，32072472）、浙江省重點研發(fā)項目（2019C02006）和浙江省自然基金重點項目（LZ19C140002）等課題的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S174801322200175X?dgcid=author
