浙江大学李斌教授团队《Trends in Plant Science》综述文章！

纳米农药作为未来将改变世界的十大化学新兴技术之一目前正被逐渐应用于水稻白叶枯等病害的防控上，然而，越来越多的研究也发现纳米材料能有效调节植物相关微生物组，众所周知，植物相关微生物组在作物生长、养分获取、对病原体的抗性和非生物胁迫耐受性中都扮演了关键角色。为有效利用纳米制剂来调节植物有益微生物组，充分发挥纳米制剂和有益微生物组的协同作用来促进植物抵抗生物和非生物压力，非常有必要搞清楚纳米制剂和植物相关微生物组之间的互作。

2023年7月13日，Cell Press出版社旗下的权威期刊Trends in Plant Science在线发表了浙江大学农学院李斌教授团队“Dynamic interplay between nano-enabled agrochemicals and the plant-associated microbiome”的综述论文，全面总结了纳米材料和植物叶表与根际相关微生物组（包括病原菌和有益微生物）之间的动态互动，研究成果不仅为阐明纳米防治水稻白叶枯等植物病害的机制提供了植物相关微生物组的新视野，更为有效利用纳米制剂防治水稻白叶枯等病害提供了重要的指导。

李斌教授课题组在前期生物合成了针对水稻白叶枯病的新型壳聚糖-铁纳米复合材料并揭示了其通过调节土壤微生物帮助水稻抵抗白叶枯病感染这一新机制（Nano Today, 2022, 45:101547）的基础上，总结了纳米制剂和植物相关微生物组之间的动态相互作用，为开发和使用安全的纳米微生物组工程提供了支持。研究已发现，纳米制剂在进入植物系统之前，在土壤系统中发生物理、化学和生物转化，在那里它们调节土壤微生物必要的生理、生化和遗传机制，以改善植物健康；进入植物系统后，纳米制剂转移到木质部组织，并被输送到植物的其他/次生部分，在那里它们调节许多关键的物理生化过程和关键的微生物群，以提高植物的环境适应性。

目前的许多研究已表明，与非纳米方法相比，纳米制剂不仅在植物相关微生物组调节方面具有优越性，而且，基于纳米制剂的微生物组调节可能通过多种机制来改善植物健康。纳米制剂与微生物组相互作用的直接影响包括通过缓解压力、释放矿物质中的必需营养素和提高植物从土壤中吸收营养的能力、通过固氮、产生植物激素和调节根系分泌物来促进植物生长。此外，间接效益包括通过诱导系统抗性和拮抗作用保护植物免受各类病原菌的侵染。总的来说，纳米制剂与微生物组的相互作用保持了叶表和根际等不同部位有益微生物群落的平衡，有助于植物健康和生长。

然而，围绕纳米微生物组的几个重要问题仍有待回答，例如纳米制剂在田间规模下对病原菌和有益菌等不同目标微生物的长期影响、毒理学有效性和生物分布。此外，为确保纳米微生物组商业应用的安全性和有效性，应进行实地试验，以验证纳米制剂对微生物组调节的潜在功效及其长期影响，包括纳米制剂在植物和土壤系统中的迁移和转化；开发具有更好生态安全性和生物相容性的可生物降解纳米制剂，以替代传统纳米制剂；开发新的分析模型来研究纳米制剂的命运及其对植物有益微生物群落的影响。总体而言，利用纳米微生物组来调节作物健康仍然是一个新兴领域。

图 1. 纳米与微生物组在土壤-植物系统中的互作

博士研究生Temoor Ahmed为第一作者，美国康涅狄格州农业试验站Jason C. White教授和浙江大学李斌教授为通讯作者。浙江大学博士研究生 Muhammad Noman，美国得克萨斯大学Jorge L. Gardea-Torresdey教授参与了本论文的撰写。感谢宁波大学陈剑平院士对研究工作的支持，本研究得到了“水稻生物育种”全国重点实验室，国家自然科学基金项目（32072472）、浙江省重点研发项目（2019C02006）等课题的资助。‬‬‬‬‬‬‬‬‬

http://www-sciencedirect-com-s.webvpn.zju.edu.cn:8001/science/article/pii/S1360138523001899?dgcid=author