本站消息 近日，学校朱书生、杜飞教授团队在《Journal of Nanobiotechnology》（IF=15.0）上发表题为“Hydrophobic nano-calcium superphosphate enhances leaf disease resistance via coordinated physical,biochemical, and phyllosphere responses”的研究论文。该研究揭示疏水纳米过磷酸钙（NPS1）通过缩短叶面湿润时长、提升磷素营养、激活抗氧化防御、调控防御基因与次生代谢物积累，重塑叶际微生物群落，从物理、生理分子及生态多层面协同降低葡萄霜霉病和白粉病的发生。该研究为纳米肥料在病害绿色防控中的多功能应用提供了理论依据。

研究背景

葡萄霜霉病和白粉病是制约我国南方葡萄产业的主要病害。云南低纬高原产区雨热同季，每生长季化学防治达12～30次，抗药性和环境风险突出。团队前期发现避雨栽培通过缩短叶面湿润时长可减轻病害，但能否利用疏水纳米材料模拟类似效应并协同营养与生物防控尚不清楚。本研究以自主合成的NPS1为对象，在露地与避雨两种模式下，综合运用生理生化、转录组、代谢组及微生物组学，系统解析其抗病作用。

主要结果

1. NPS1增强叶面疏水性与磷素营养

NPS1平均粒径15.46 nm，水接触角>133°，喷施后显著缩短叶面水滴干燥时间，且随叶片倾斜角度增大效果更明显。同时，叶片总磷含量在处理后1、4、8天均显著高于对照，经水洗后仍保持较高水平，表明磷素被有效吸收。NPS1（250 mg/L）显著提升叶绿素含量、株高及叶片大小（图1）。

2. 田间防效与抑菌活性

露地条件下，NPS1处理的霜霉病病情指数在各时期显著低于对照；避雨条件下白粉病严重度同样持续降低。离体实验表明，NPS1对灰霉病菌、炭疽病菌和疫霉病菌呈浓度依赖性抑制（图1）。

3. 激活抗氧化系统与防御基因

NPS1处理后，SOD和POD活性显著升高（p<0.05），MDA含量下降。转录组鉴定582个差异表达基因，其中WRKY41、EREBP、PEROXIDASE等上调，GO富集氧化应激、几丁质响应，KEGG富集苯丙烷及次生代谢通路（图2）。

4. 调控次生代谢物积累

代谢组检测2018种代谢物，293种差异积累，香豆酸、木质素、花青素前体等抗病相关物质显著增加。联合分析显示PRDX6和UGT75L6表达变化与木质素及香豆素积累相关。外源喷施香豆酸和木质素可促进幼苗生长，并在离体条件下抑制灰霉和疫霉生长（图2）。

5. 重塑叶际微生物群落

NPS1显著改变叶际真菌和细菌多样性，白粉病菌属（Erysiphe）丰度降低，Deinococcus、Ralstonia等富集。共现网络显示边数减少、负相关比例增加、模块化和鲁棒性提高。Sphingomonas为核心类群，分离的Sphingomonas和Bacillus与NPS1联合抑菌效果优于单独应用。NPS1还降低了疫霉群落多样性，推动群落构建从随机向确定性转变（图2）

研究意义

本研究首次系统揭示了疏水纳米过磷酸钙（NPS1）通过“物理屏障缩短湿期——磷素营养促生——抗氧化与基因防御激活——次生代谢物积累——叶际微生物稳态重塑”五条途径协同增强葡萄抗病性的多层级变化。与传统过磷酸钙相比，NPS1兼具肥料与生物刺激素功能，其纳米尺度赋予的独特表面性质使其能够同时作用于植物、病原及微生物群落，实现了“一施多效”。该研究为低纬高原葡萄病害的绿色防控提供了新策略，也为纳米肥料在可持续农业中的多元化应用开辟了新方向。未来，团队将进一步探索NPS1在不同作物和生态区域的适用性，并推动其产业化开发。

作者简介

云南农业大学朱书生教授、杜飞教授和中国科学院昆明植物研究所李爱荣研究员为本文共同通讯作者。学校何涛博士（现为中国科学院昆明植物研究所博士后）、付明欣硕士为共同第一作者。云南农业大学王美晶等参与了研究工作。吉林大学赵杰教授、王岩教授、云南大学葛华龙、付丽副教授、云南农业大学杨敏教授、邓维萍副教授提供了重要指导。该研究得到了国家自然科学基金（32360712）、云南专家工作站项目（202305AF150129）和云南省农业联合专项（202101BD07001-125）的资助。

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