2.4纳米ZnO-Ag复合材料对根腐病菌侵染下小麦幼苗生长的影响
2.4.1对小麦幼苗根长和株高的影响
由图2A、图2B可知，ZnO-Ag复合材料处理的小麦幼苗根长和株高均显著高于对照(P<0.05)。由图2A可知，经50μg·g-1ZnO-Ag处理的小麦幼苗根长最长，平均为9.88 cm，显著高于其他处理；ZnO-Ag浓度为25、100、200μg·g-1处理的小麦幼苗根长显著高于12.5μg·g-1处理，前三个浓度处理间无显著差异(P<0.05)。由图2B可知，50μg·g-1ZnO-Ag处理的小麦幼苗株高最高，平均为20.13 cm，显著高于12.5、25μg·g-1处理组，与100、200μg·g-1浓度处理组无显著差异(P<0.05)。
图柱上不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。
图2纳米ZnO-Ag复合材料对小麦根长和株高的影响
由图3可知，随着土壤中纳米ZnO-Ag复合材料浓度的升高，小麦根长/株高逐渐降低。12.5μg·g-1ZnO-Ag处理的小麦幼苗根长/株高与对照间无显著差异，其他浓度处理显著低于对照组(P<0.05)。浓度为25、50、100、200μg·g-1ZnO-Ag处理的小麦幼苗的根长/株高较对照组分别降低了18.9%、18.3%、21.6%和24.8%，各浓度处理间无显著差异(P<0.05)。
图3纳米ZnO-Ag复合材料对小麦根长/株高的影响
2.4.2对小麦幼苗鲜重和干重的影响
由图4A、4C可知，随着土壤中纳米ZnO-Ag复合材料浓度的升高，小麦幼苗地下部鲜重、干重呈上升趋势，且均显著高于对照处理(P<0.05)。200μg·g-1ZnO-Ag处理的小麦幼苗地下部鲜重、干重均显著高于其他浓度处理组，较对照组分别升高8.93和8.37倍；ZnO-Ag浓度为50和100μg·g-1处理间小麦幼苗地下部鲜重、干重均无显著差异(P<0.05)。由图4B、4D可知，不同浓度纳米ZnO-Ag复合材料处理的小麦幼苗地上部鲜重、干重均显著高于对照组，12.5、25、50、100、200μg·g-1ZnO-Ag处理的小麦幼苗地上部鲜重较对照组分别升高2.47、8.39、24.90、23.15和29.62倍，干重较对照组分别升高2.16、4.14、7.22、7.36和9.05倍。ZnO-Ag浓度为50和100μg·g-1处理间小麦幼苗地上部鲜重、干重均无显著差异，其他浓度处理间差异显著(P<0.05，图4B、4D)。
图4纳米纳米ZnO-Ag复合材料对小麦幼苗地下部和地上部鲜重、干重的影响
2.4.3对小麦幼苗根冠比的影响
由图5可知，与对照相比，土壤中添加浓度为12.5μg·g-1ZnO-Ag复合材料处理的小麦幼苗根冠比显著升高，而25、50、100、200μg·g-1ZnO-Ag处理组显著降低(P<0.05)。12.5μg·g-1ZnO-Ag处理的小麦幼苗根冠比为1.35，较对照组升高28.6%，其他浓度为ZnO-Ag处理的小麦幼苗根冠比都低于1.0，且各浓度处理间无显著差异(P<0.05)。
图5纳米ZnO-Ag复合材料对小麦根冠比的影响
2.5纳米ZnO-Ag复合材料对根腐病菌侵染下小麦幼苗发病率的影响
由图6可知，随ZnO-Ag复合材料浓度的增加小麦幼苗发病率逐渐下降。12.5μg·g-1材料处理的小麦幼苗发病率与对照组相比无显著差异(P<0.05)，而25、50、100、200μg·g-1ZnO-Ag处理组均显著降低，较对照组分别降低了16.67%、40.00%、46.67%和48.33%。25μg·g-1ZnO-Ag处理的小麦幼苗发病率显著高于50、100、200μg·g-1材料处理组，ZnO-Ag浓度为50、100、200μg·mL-1处理间无显著差异(P<0.05)。
图6纳米ZnO-Ag复合材料对小麦幼苗发病率的影响
3讨论
由于病原菌的变异和对化学药剂的抗性，使得农业生产上化学药剂的施用浓度越来越高，导致植物病原菌对杀菌剂的抗性越来越强。长期下去，这种连锁效应会越来越厉害，严重威胁农作物的生产。近几年国内外研究者将纳米技术应用在植物病害防控上，为有效解决农作物病害开辟了新途径。
本研究发现，纳米ZnO-Ag复合材料能显著抑制小麦根腐菌菌丝的生长，抑制作用呈现剂量效应。200μg·mL-1ZnO-Ag复合材料对根腐病菌菌丝生长抑制率达91.17%，EC50为34.15μg·mL-1。Mishra等采用生物法合成的纳米银浓度为10μg·mL-1时，可抑制小麦根腐菌分生孢子的萌发；0.05 mg·mL-1的纳米银显著抑制病菌菌丝生长，浓度为0.1 mg·mL-1时完全抑制病菌菌丝生长。李琴琴等制备的纳米银浓度为10μg·mL-1时，对小麦赤霉病菌菌丝生长抑制率达90%。王虎军等发现，0.8 mg·mL-1纳米ZnO对甜瓜致病菌粉红单端孢、镰刀菌菌丝生长抑制率分别为77.8%和74.3%，当ZnO浓度为2.4 mg·mL-1时，对交链孢菌丝生长抑制率为76.7%。Yehia和Ahmed研究发现，粒径为70±15 nm的ZnO纳米粒子浓度12 mg·L-1时，对尖孢镰刀菌和扩展青霉菌的菌丝生长抑制率分别达到77%和100%。因此，在植物病害防治方面，ZnO纳米粒子和银纳米粒子显示出良好的抗菌性能，可为植物病害防控提供新方法。
种子萌发和幼苗生长阶段是植物感知外界环境变化的敏感阶段，其生长状态直接影响植物后续的生长和发育。根腐病的发生不仅能够降低小麦种子发芽率、影响小麦幼苗生长，而且严重影响小麦的产量和品质。本研究结果表明，在土壤接种小麦根腐病菌情况下，向土壤中加入ZnO-Ag复合材料，小麦种子的发芽势和发芽率、小麦幼苗的根长、株高、地上部鲜重和干重、地下部鲜重和干重与对照组相比均有不同程度升高，小麦幼苗发病率降低，这与小麦受土传病害侵染时采用生防菌处理对小麦幼苗影响一致。本研究结果说明，纳米ZnO-Ag复合材料能够抑制土壤中小麦根腐病菌生长，促进小麦种子萌发和幼苗生长，降低小麦幼苗发病率。
根系是植物吸收营养物质的主要组织，土壤中营养物质的可利用度取决于植物所处的环境。植物的根长和株高可以反应植物生长情况及适应外界环境能力，其比值是植物同化资源分配的一种表现。在逆境环境下(如干旱胁迫)，植物为维持生存根系生长加快，根生物量和长度大，根冠比高。本研究结果表明，土壤接种根腐病菌情况下，随着纳米ZnO-Ag复合材料浓度的增加，小麦幼苗根长/株高逐渐降低。这可能是在根腐病菌侵染下，对照组小麦通过增加根的生长量抵御病菌伤害，而处理组中ZnO-Ag抑制了病菌生长，病菌对根生长抑制作用减弱，因而根长/株高降低。小麦幼苗根冠比随着土壤中ZnO-Ag处理浓度的升高呈先升高后降低趋势，这可能是病菌侵染下，小麦幼苗地上部和地下部生长都受到抑制；12.5μg·g-1ZnO-Ag处理根冠比最高，说明此环境严重抑制小麦地上部分的生长，这可能是低浓度ZnO-Ag对病菌抑制作用较差，植物通过增加根的干生物量来抵御病害，高于此浓度，ZnO-Ag对病菌抑制作用增强，病菌对植物根生长影响减小，由此生物量倾向于向地上分配，以利于植株获取地上资源，保证植物适应逆境环境。这与他人研究植物在逆境中生长，外源调节对植物生长的影响结果一致。
近年来，由于小麦栽培模式单一化、田间管理不善、缺乏抗病品种和播种者防病意识差等原因导致小麦根腐病害越来越严重，传统的方法已远远不能有效防治植物病害，纳米抗菌技术的发展为植物病害防控注入了新活力，在植物病害防控方面发挥了积极作用。本研究中制备的纳米ZnO-Ag复合材料能有效抑制小麦根腐病菌生长，在小麦受到病菌侵染时，能够通过抑制病菌菌丝生长，促进小麦种子萌发和幼苗生长，降低小麦幼苗发病率，由此证明该复合材料可用于小麦根腐病害防治。纳米银粒子一般通过释放银离子破坏细菌的细胞壁和细胞膜，或者直接接触菌体使菌体内产生大量活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)等机制杀菌或抑制菌体生长，但是该复合材料如何抑制小麦根腐病菌菌丝的生长尚不清楚。另外纳米银粒子在自然界中释放对植物生长的影响，以及是否会造成生态环境污染还需进一步研究。
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