研究背景

小麦、玉米等作物常受镰刀菌（Fusarium graminearum）侵害，引发赤霉病等灾难性病害，导致产量骤降。更严重的是，该真菌会产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）等真菌毒素，威胁人畜健康。传统化学杀菌剂不仅易造成环境污染，还可能使病原菌产生抗药性；生物防治则受环境因素限制，效果不稳定。因此，开发高效、低毒的新型抗菌材料成为农业病害防治的迫切需求。

纳米材料因其独特的物理化学性质，在抗菌领域展现出巨大潜力。银纳米颗粒（AgNPs）虽抗菌效果显著，但易团聚导致活性下降；石墨烯氧化物（GO）具有超大比表面积和良好的分散性，却单独使用时抗菌活性有限。二者的复合能否实现 “1+1>2” 的协同效应？这一问题成为本研究的核心出发点。

研究方法

材料合成

通过改进的 Hummers 法制备 GO，利用柠檬酸钠还原硝酸银合成 AgNPs，再通过界面静电自组装技术将带正电的 GO 与带负电的 AgNPs 结合，形成 GO-AgNPs 纳米复合材料。

采用透射电镜（TEM）、X 射线衍射（XRD）、紫外 - 可见光谱（UV-vis）等技术表征材料的形貌、结构及分散性。

抗菌活性测试

体外实验：通过微量稀释法测定 GO-AgNPs 对F. graminearum孢子的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MFC），并对比纯 GO、纯 AgNPs 的效果；利用扫描电镜（SEM）和 TEM 观察孢子及菌丝的形态变化；通过活性氧（ROS）检测试剂盒评估氧化应激水平。

体内实验：采用小麦离体叶片接种法，将 GO-AgNPs 喷洒于感染赤霉病的叶片，观察病斑大小变化，验证其实际防治效果。

研究结果

材料特性

GO-AgNPs 呈现出优异的分散性，AgNPs（直径 10-35 nm）均匀负载于 GO 表面（图 2b）。紫外光谱显示，AgNPs 的特征峰从 410 nm 偏移至 450 nm，证实二者成功结合；Zeta 电位测试表明，GO-AgNPs 表面带正电（33 mV），可增强与带负电的真菌细胞膜的相互作用（图 2d）。

抗菌效能

GO-AgNPs 的 MIC 仅为 4.68 μg/mL，MFC 为 9.37 μg/mL，分别是纯 AgNPs 的 1/3、纯 GO 的 1/50 以上（表 1）。当浓度为 7.81 μg/mL 时，孢子萌发率降至 11.38%，而同等浓度下 AgNPs 组为 43.11%，GO 组高达 87.2%。

形态损伤：SEM 观察发现，经 GO-AgNPs 处理后，F. graminearum孢子皱缩变形、菌丝塌陷（图 8b、7c），TEM 显示细胞膜破裂、细胞器泄露，表明材料通过物理穿刺破坏真菌结构。

氧化应激：GO-AgNPs 诱导的 ROS 水平是纯 AgNPs 的 1.6 倍、纯 GO 的 2.9 倍（图 10），说明氧化损伤是协同抗菌的另一重要机制。

田间潜力

离体叶片实验显示，GO-AgNPs 处理组的病斑面积显著小于对照组（图 11b），且浓度仅为传统化学杀菌剂的 1/10-1/100，证明其在作物病害防治中的实际应用价值。

结论与展望

结论：

GO-AgNPs 通过物理损伤与氧化应激的协同作用，对F. graminearum展现出高效抗菌活性，其 MIC 和 MFC 远低于纯 GO、纯 AgNPs 及传统杀菌剂，且对小麦叶片无明显毒副作用。

展望：

需进一步评估材料在田间环境中的稳定性、降解途径及对土壤微生物的长期影响；探索其对其他作物病原菌的广谱抗菌效果，推动新型纳米农药的产业化应用，为农业绿色可持续发展提供新思路。

参考文献：

Chen J, Sun L, Cheng Y, Lu Z, Shao K, Li T, Hu C, Han H. Graphene Oxide-Silver Nanocomposite: Novel Agricultural Antifungal Agent against Fusarium graminearum for Crop Disease Prevention. ACS Appl Mater Interfaces. 2016 Sep 14;8(36):24057-70. doi: 10.1021/acsami.6b05730. Epub 2016 Sep 2. PMID: 27563750.