东方时讯网很可能，您厨房中的大部分(如果不是全部)农产品都受到真菌病害的威胁。对于大米、小麦、土豆和玉米等世界主粮而言，这种威胁迫在眉睫(SN:9/22/05)。致病真菌也侵袭了我们的咖啡、甘蔗、香蕉和其他重要经济作物。每年，真菌病害都会破坏三分之一的收成，并对全球粮食安全构成严重威胁。
为了阻止真菌病的传播，农民用有毒化学物质熏蒸土壤，这些化学物质会浪费土地，甚至不放过地球上大量有益的微生物。或者他们用杀真菌剂覆盖植物。但杀菌剂的使用仅在短期内有效——直到病原真菌对这些合成化学品产生抗药性。
现在，一个新的想法正在生根发芽：通过为植物提供自己战斗的工具来帮助植物站稳脚跟。由纽黑文康涅狄格州农业实验站的环境毒理学家JasonWhite领导的团队正在用纳米包装的营养物质强化作物，这比传统的植物喂养更有效地增强植物对病原真菌的先天免疫力。在过去的几年里，研究人员设计了各种纳米营养素混合物，可以增强大豆、西红柿、西瓜以及最近的茄子的真菌抗性，正如四月植物病害报道的那样。
未参与该研究的匹兹堡大学环境工程师LeanneGilbertson说，这个概念“从源头解决挑战，而不是试图在[问题]上贴创可贴”。怀特的策略为植物提供了触发酶产生以防止病原体攻击所需的营养。她说，在不引入任何合成化学品的情况下，该策略回避了恶性真菌产生抗药性的任何机会。
研究人员的纳米材料方法受到他们早期发现的启发，即从玉米根部向上传输的纳米粒子可以从叶子循环回落。研究人员将一株玉米植物的一半根纤维浸入铜纳米颗粒配方中，另一半浸入纯水中。怀特和他的同事在2012年的《环境科学与技术》杂志上报告说，铜出现在浸水的根部，表明从根到芽再到根的往返过程。这一发现表明，纳米粒子可以首先直接应用于叶子，即使目标目的地是根部。
使用树叶作为入口点解决了一个长期存在的问题：通过土壤输送溶解的养分几乎没有效率。化学物质可能会在土壤中分解，蒸发到大气中或浸出。只有大约20%的浇水养分最终到达植物的目标区域。“通过使用纳米级形式，我们实际上可以更有效地将[营养]输送到我们需要的地方和植物需要的地方，”White说。
为了解这种方法是否可以提供抵御敌对真菌特别需要的营养素，White及其同事在茄子和西红柿中进行了测试。该团队将金属纳米粒子喷洒到幼小植物的叶子和嫩芽上，然后用病原真菌感染植物。该团队于2016年在《环境科学：纳米》杂志上报告说，与喂食易溶解营养素的植物相比，经过纳米颗粒处理的植物根部的营养金属含量更高，产量更高。
研究人员发现，纳米粒子并没有伤害真菌：在没有宿主植物存在的情况下，真菌仍然在环境中的纳米粒子中茁壮成长。相反，纳米粒子的抗真菌特性源于提供植物营养——相当于人类服用营养补充剂——这使得植物能够根据需要进行适当的防御。
未参与这项研究的环境化学家法比安·施瓦布(FabienneSchwab)说，纳米营养素比普通肥料更有效的原因在于它们大小的最佳点，这控制了它们溶解的速度。纳米营养素比人类头发的直径小数千倍，比易溶解的营养盐大数千倍。它们有一个大的裸露表面，因此它们比大块相同的营养物质溶解得更快。然而，纳米营养素足够大，它们不会一下子全部溶解：它们可以在数周内逐渐释放营养素。相比之下，容易溶解的养分会给植物带来暂时的养分高峰，类似于糖分激增。
“当你在纳米级使用[营养素]时，你几乎可以按照自己喜欢的方式调整溶解度，”瑞士弗里堡阿道夫默克尔研究所的施瓦布说。
不仅仅是大小可以调整——形状、成分和表面化学都可以改变，以刺激植物不同程度的反应。例如，White和他的合作者发现纳米级氧化铜薄片比球形铜纳米颗粒更能预防大豆镰刀菌感染。其有效性的关键在于纳米片能够更快地释放带电铜原子和更强的对叶子表面的粘附力。该团队在2020年的NatureNanotechnology上报告说，铜纳米材料使大豆的质量和光合作用率恢复到无病植物的水平。