近日，学院孙现超教授团队与法国斯特拉斯堡大学合作在《Nature Communications》发表题为“A pH-responsive double network hydrogel for control of tomato bacterial wilt”的论文。该研究揭示双重pH响应水凝胶可利用土壤酸化环境触发释药，实现对番茄青枯病“杀菌、促生、诱导抗性”三位一体的防控，并证实柠檬酸修饰琼脂糖（CTA）基材料具有环保、低成本且生态安全的优势。
青枯病是由青枯雷尔氏菌引起的土传病害，可危害200多种植物，在全球80多个国家广泛发生，番茄、马铃薯等茄科作物减产率可高达88%。病原菌繁殖产生的有机酸，加之酸雨和不合理施肥，会加剧土壤酸化，而酸性环境又进一步促进青枯病暴发。当前，传统防控手段效果有限，农用抗生素滥用易诱导耐药性并破坏土壤生态。现有pH响应纳米载体多用于叶片施药，用于根部时易团聚、药效不均；单一网络琼脂糖水凝胶则力学性能差、释药不可控。因此，亟需开发安全、长效、环境友好的新型防控材料。
本研究以琼脂糖为基底，制备了羧甲基琼脂糖（CMA）和柠檬酸修饰琼脂糖（CTA），以锌离子为交联剂、L-苯丙氨酸构建第二网络，成功获得两种双重pH响应的双网络水凝胶。系统表征了材料结构、流变性能和酸响应释药行为，开展了体外抑菌、盆栽及大田试验，评估了促生效果与生物安全性；结合宏基因组和转录组测序，解析了水凝胶对土壤微生物群落及番茄抗病通路的影响，综合对比了CMA基与CTA基水凝胶的性能，筛选出更适用于农业应用的材料。
图a. CMA/CTA双网络凝胶的制备流程及其酸响应释放中生菌素、锌离子与苯丙氨酸的示意图。
图b. CMA/CTA双网络凝胶通过酸触发释放中生菌素、锌离子和苯丙氨酸来防治青枯病的作用机制示意图：该释放行为可直接产生抗菌活性，并激活番茄植株的系统抗性。
本研究第一作者为西南大学植物保护学院毕业硕士、斯特拉斯堡大学毕业博士向顺雨。西南大学孙现超教授，斯特拉斯堡大学及法国国家科学研究中心Alberto Bianco教授、Cécilia Ménard-Moyon教授为本论文共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-73922-3
供稿：孙现超
排版：黄可鑫
初审：黄垭飞
复审：牛金志
终审：蒋红波
