2026年1月7日，我院郑文辉教授联合潘晓鸿教授团队在国际顶级期刊ACS NANO（中科院一区TOP，IF=16.1）在线发表了题为“Dual-Functional Magnesium-Doped Zeolitic Imidazolate Framework-8 Nanoparticles for Rice Blast Control and Restoration of Magnesium-Deficient Photosynthesis”（用于稻瘟病防治和恢复镁缺乏光合作用的双功能镁掺杂ZIF-8纳米颗粒）的研究论文。该研究发现镁掺杂ZIF-8纳米颗粒（Mg-ZIF-8）可通过诱导稻瘟病菌ROS介导的细胞损伤抑制其附着胞介导的侵染，同时补充并维持水稻镁稳态以恢复缺镁导致的光合作用缺陷，从而实现“抗病防控+光合修复”的双功能一体化策略。
稻瘟病由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起，是全球范围内威胁水稻生产的重要病害，其侵染依赖附着胞形成并产生强大膨压以穿透寄主表皮细胞，因此“阻断附着胞形成或其功能发挥”被认为是关键防控靶点。当前，稻瘟病防治仍主要依赖化学杀菌剂，但长期广泛使用带来了药效下降与抗性菌株出现等问题，同时过量施用也引发对环境安全与农业可持续性的担忧。镁——作为植物必需营养元素，是叶绿素的核心组成并参与能量代谢与信号转导，缺镁会显著降低光合效率、抑制生长并影响作物产量与品质。因此，开发一种能够在降低农药投入的同时，兼具“高效抗病”与“营养补给和生理修复”的新型材料体系，成为稻瘟病绿色防控与水稻健康栽培的重要需求。本研究通过构建了镁掺杂ZIF-8纳米颗粒（Mg-ZIF-8），实现了“防病+补镁”的双功能集成：一方面，Mg-ZIF-8能显著抑制稻瘟病菌的附着胞形成并削弱其致病力，其作用与诱导活性氧积累、破坏细胞膜完整性以及扰乱线粒体结构与能量代谢密切相关；另一方面，该纳米颗粒可被水稻叶片吸收并在植株体内迁移，缓解病原侵染及缺镁条件下的镁稳态失衡，促进光合作用并提升植株生长发育，从而有效降低水稻叶片病斑并提升整体抗病能力。综上所述，本研究为稻瘟病防治和水稻生理性能改善提供了一种有前景的新策略。
图1 Mg-ZIF-8 NPs的合成及其在恢复水稻缺镁缺陷和抑制稻瘟病菌侵染的工作示意图
植物保护学院在读博士生张顶洋和硕士生梁舒静为论文共同第一作者，郑文辉教授和潘晓鸿教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发项目（2023YFD1400200，2022YFD1400700）、国家自然科学基金（32122071，32572898）、农林生物安全国家重点实验室联合研究计划（SKLJRP2508）、福建省自然科学基金（2025J011009）、福建省优秀青年项目（2025J010023）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c17850
作者简介：
张顶洋，88038威尼斯植物保护学院2022级博士研究生，主要研究方向为植物病原菌的侵染机制与绿色防治研究，以第一或共同第一作者在ACS Nano，Advanced Science，Pesticide Biochemistry and Physiology，Environmental Science-Nano等国际学术期刊发表论文4篇，以参与作者在Angewandte Chemie International Edition，Environmental Science & Technology，Journal of Agricultural and Food Chemistry等学术期刊发表论文10篇。
梁舒静，88038威尼斯植物保护学院2023级硕士研究生，主要研究方向为植物病原菌的侵染机制与绿色防治研究，以共同第一作者在ACS Nano学术期刊发表论文1篇，以参与作者在Advanced Science, Pesticide Biochemistry and Physiology学术期刊发表论文2篇，参与申请发明专利2项，其中授权1项。
郑文辉，88038威尼斯植物保护学院教授，博士生导师。荣获“国家优秀青年科学基金（2021）”和“福建省杰出青年基金”，并入选福建省“闽江学者”特聘教授、福建省高层次人才（B类）、福建省引才“百人计划”以及88038威尼斯“金山学者”高层次人才（第一层次）。主要研究囊泡转运系统调控植物病原真菌侵染作物的分子机制；解析了稻瘟病菌、镰刀菌中多个囊泡转运路径的分选转运机器和相关蛋白在病原真菌致病中的功能及作用机理，以通讯作者或第一作者在ACS Nano、Advanced Science、New Phytologist、mBio、Plant, Cell & Environment等国际学术期刊发表论文30余篇。
潘晓鸿，88038威尼斯植物保护学院教授，博士生导师。全国挑战杯优秀指导教师，获福建省杰出青年项目资助，入选第二届福建省科协青年人才托举工程，福建省高层次人才（C类）。主要以纳米材料作为主体或载体，以苏云金芽胞杆菌（Bt）等为模式生物，利用农药学、微生物学、纳米技术、微-介观方法学和结构生物学等方法，研究纳米材料在农药中的应用及其增效机制的研究，开展杀虫、防病等方面的基础和应用研究。以通讯作者或第一作者在ACS Nano、Environmental Science & Technology、Water Research、Chemical Engineering Journal、Journal of Nanobiotechnology等学术期刊发表论文30余篇。