基于异硫氰酸酯的生物纳米制剂用于作物保护：针对多寄主植物病原体的抗真菌作用机制研究

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Isothiocyanate based bio-nano formulation for crop protection: mechanistic insights into antifungal action against multi-host phytopathogens

芥菜种子提取的异硫氰酸酯（ITCs）对多种真菌病原体具有显著抑制作用，通过破坏膜结构、增加ROS和线粒体膜电位改变诱导细胞凋亡。与ZnO纳米颗粒联用（ITZnF）使最低抑菌浓度（MIC）降至250 μg/ml，较单独使用ITCs和ZnO-NP分别降低58.3%和50%。该研究为天然抗菌剂与纳米材料协同应用提供机制支持。

　　

摘要

多宿主真菌病原体通过降低全球作物产量，严重威胁农业可持续性和全球粮食安全。异硫氰酸酯是一种含硫的植物化学物质，来源于Brassica juncea种子，具有潜在的抗菌特性。在本研究中，从种子中提取了富含异硫氰酸酯的组分（ITCs），其呈油状、淡黄色液体，通过GC–MS分析确定主要化合物为1-丁烯-4-异硫氰酸酯。ITCs对Alternaria alternata、Sclerotinia sclerotiorum、Pseudocercospora fuligena和Fusarium solani表现出抗真菌活性。在有毒琼脂和肉汤稀释实验中，这些真菌的菌丝生长被完全抑制。作用机制研究表明，ITCs处理过的细胞表现出膜通透性改变、活性氧（ROS）生成增加以及质膜完整性受损。ITCs处理过的Saccharomyces cerevisiae（YKB-01）细胞的线粒体跨膜电位（MTP）发生了显著变化（>80%）。这些效应表明，ITCs通过同时导致膜损伤和线粒体功能障碍来引发类似细胞凋亡的死亡过程。将ZnO纳米颗粒与ITCs结合使用显著增强了其抗真菌效果，二者的组合（ITZnF）对F. solani（WsRrK-01）的最低抑菌浓度（MIC）为250 μg/ml，而ITCs和ZnO-NP的MIC分别为600 μg/ml和500 μg/ml。我们的研究为ITZnF对抗F. solani的潜在杀菌特性提供了机制学证据，并展示了这两种天然和植物来源的化合物结合使用在环保可持续病害管理实践中的潜力。

图形摘要

此图片的替代文本可能是由AI生成的。

多宿主真菌病原体通过降低全球作物产量，严重威胁农业可持续性和全球粮食安全。异硫氰酸酯是一种含硫的植物化学物质，来源于Brassica juncea种子，具有潜在的抗菌特性。在本研究中，从种子中提取了富含异硫氰酸酯的组分（ITCs），其呈油状、淡黄色液体，通过GC–MS分析确定主要化合物为1-丁烯-4-异硫氰酸酯。ITCs对Alternaria alternata、Sclerotinia sclerotiorum、Pseudocercospora fuligena和Fusarium solani表现出抗真菌活性。在有毒琼脂和肉汤稀释实验中，这些真菌的菌丝生长被完全抑制。作用机制研究表明，ITCs处理过的细胞表现出膜通透性改变、活性氧（ROS）生成增加以及质膜完整性受损。ITCs处理过的Saccharomyces cerevisiae（YKB-01）细胞的线粒体跨膜电位（MTP）发生了显著变化（>80%）。这些效应表明，ITCs通过同时导致膜损伤和线粒体功能障碍来引发类似细胞凋亡的死亡过程。将ZnO纳米颗粒与ITCs结合使用显著增强了其抗真菌效果，二者的组合（ITZnF）对F. solani（WsRrK-01）的最低抑菌浓度（MIC）为250 μg/ml，而ITCs和ZnO-NP的MIC分别为600 μg/ml和500 μg/ml。我们的研究为ITZnF对抗F. solani的潜在杀菌特性提供了机制学证据，并展示了这两种天然和植物来源的化合物结合使用在环保可持续病害管理实践中的潜力。

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