将铜颗粒在纳米凝胶中原位制备能够克服其悬浮稳定性对抗病性能的影响，基于此孙现超教授团队曾成功制备一系列对烟草野火病、烟草病毒病病害防治性能良好的纳米颗粒复合纳米凝胶。近日，西南大学植物保护学院孙现超教授课题组在生物化学TOP期刊International Journal of Biological Macromolecules（IF=8.025，一区Top）在线发表了题为Fabrication of CuO nanoparticles composite ε-polylysine-alginate nanogel for high-efficiency management of Alternaria alternate的研究论文。论文通过将生物基多肽修饰于此种凝胶表面，成功制备了低铜高效抗真菌复合纳米凝胶。
田间真菌性植物病害是种类最多的农业病害，对农业生产威胁大。现阶段常见的田间真菌性病害的防治策略主要通过在病害易发季节反复喷施铜制剂（如波尔多液）。但是，田间铜元素的过量喷施易造成严重环境污染，并影响作物生长，造成作物矮化，影响作物产量。因此，如何在保持田间病害防控效率的同时降低防治用总铜用量一直是真菌性病害防治的重要问题之一。此次孙现超教授团队制备的铜基复合纳米凝胶，利用铜离子和抗菌肽间的相互作用，实现了低总铜浓度下的高效植株真菌性病害防治。
具体来说，该铜基纳米复合凝胶通过将生物基抗菌肽聚赖氨酸修饰于凝胶表面，并在凝胶中原位合成氧化铜纳米颗粒，利用铜离子和聚赖氨酸酰胺键间的配位作用，成功将抗菌肽聚赖氨酸与菌体细胞膜的主动相互作用和破膜特性与铜离子对病原菌细胞毒性协同，实现了在低总铜浓度（40.09 μg/mL）和低聚赖氨酸浓度（11.90 μg/mL）下对烟草赤星病（病原：Alternaria alternate）的防治，其防治效果优于市售铜基抗真菌剂CuCaSO4(Cu浓度为120 μg/mL)。研究还发现，受凝胶铜离子缓慢释放的影响，不同于CuCaSO4对作物种子萌发的抑制，在相同铜含量下该凝胶喷施未表现出明显的毒副作用。文章同时研究了该凝胶对其他植物病原的抗菌性能，并发现该铜基复合纳米凝胶对Botrytis cinerea、Phytophthora、Thanatephorus cucumeris、Fusarium graminearum均有较好的抑制效果。因此，该凝胶可潜在应用于烟草赤星病、番茄灰霉病、烟草靶斑病等的田间防治，加之较其他铜纳米颗粒生产成本低廉，有效补充了现有农田病害防治手段，对田间农药减施增效，病害绿色防治具有重要意义。
植物保护学院硕士研究生朱鑫和青年教师马小舟博士为该论文共同第一作者，孙现超教授为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目（(21905234, 31870147）、中央高校基本科研业务费专项资金项目（SWU120014，XDJK2020B064）、中国烟草总公司重庆公司科技计划项目（A20201NY02-1306, B20211-NY1315，B20212-NY2312)的资助。孙现超教授课题组近年来围绕植物免疫与免疫调控研究，在金属氧化物纳米颗粒及纳米凝胶载药材料抑菌诱抗控病及其机制方面取得了系列进展，研究成果4年内先后在Journal of Hazardous Materials、Journal of Agricultural and Food Chemistry和Pest Management Science等一区TOP期刊发表10余篇研究论文。
