植物病害物理防治的原理、生态效应、国内外产品研发及应用进展
热处理已被探索为控制植物病害的潜在方法。（Adhikari等人，2020）讨论了使用非热大气压等离子体作为有效和环境安全控制植物病原微生物的替代工具。这种方法在诱导植物对病原体的耐受性或抗性方面显示出了希望，这是一个被称为“等离子体疫苗接种”的概念。
非热大气压等离子体是一种通过高电压产生的离子化气体，包括活性物质、带电粒子、紫外线、自由电子和电场等成分。非热大气压等离子体对植物病原细菌和真菌具有高效灭活作用。研究表明，等离子体处理能显著减少植物病原细菌和真菌的存活率。同样用等离子体处理水也显示出抗菌活性。
等离子体技术能有效减少种子表面的病原微生物污染。研究显示，等离子体处理可以有效灭火种子表面的真菌和细菌。例如，使用介质阻挡放电(DBD)处理普通豆种子10-30分钟，可以有效灭活曲霉菌和青霉菌。（Bož ena Š erá等）还可以减少毒素产生、提高种子的发芽率和植物的抗病性和生长性能，同时不会显著影响种子的活力和后续生长。用其处理植物叶片和根部，可以灭活叶片和根部病原真菌。此外等离子体处理可以诱导植物产生抗病性，提高对病害的抵抗力。等离子体处理水也能有效激活植物的防御反应。等离子体处理能延长水果和蔬菜的保鲜期，减少病害引起的损失。且对水果和蔬菜的颜色和质地无显著影响。等离子体作用的机制：其产生的活性氧和氮物种是灭活病原微生物的关键因素，这些活性物质通过氧化病原微生物的蛋白质、脂质和核酸，导致其死亡。等离子体还能通过激活植物的防御信号通路，诱导植物产生抗病性。
等离子体技术在植物病害控制中具有巨大潜力。未来研究需要进一步探索等离子体处理的标准化、剂量控制和作用机制。等离子体技术有望成为一种环保、高效的植物病害控制手段。这篇文章为非热大气压等离子体在植物病害控制中的应用提供了全面的概述，并通过实验数据展示了其在种子处理、叶片和根部病害控制、收获后病害控制等方面的有效性，为未来植物保护提供了新的思路和技术支持。但是等离子体技术也存在标准化问题、对植物组织的特别是叶片和根部等敏感部位的影响、效率易受影响等多种局限性，还有待改善。
同样，（Hilton等人，2021）研究了通过微波辐射进行热处理对山核桃移植物中的高顶木霉进行植物卫生的应用，展示了修复木质部细菌的新型消毒方法。该方法不损害植物活力，适用于传统热水处理不可行的场合。这是首次报道使用微波辐射和微波吸收剂进行植物检疫处理的研究。但同样存在温度分布不均、处理时间还需优化、设备要求较高等局限性。总体而言，热处理方法，如非热大气压等离子体和微波辐射，以及使用促进植物生长的根际细菌和有益微生物的生物控制策略，在控制植物病害和促进植物健康方面显示出希望。在这一领域的进一步研究可能会导致制定更有效、更环保的疾病管理策略。
（R.A. Melanson等人，2015）介绍了通过热水处理山核桃接穗来减少山核桃细菌性叶枯病病原体Xylella fastidiosa传播的方法及其重要性。将从感染枝条收集的接穗在46°C热水中浸泡30分钟，然后立即浸入室温水中1分钟。该处理至少97%有效减少病原体传播，且不影响接穗成活率和嫁接成功率。热水处理是一种简单、低成本的植物检疫措施，有助于防止病原体传播到新地区。该方法不仅适用于山核桃接穗，也可能对其他植物病害和害虫有效。但存在需要对温度和时间严格控制、对根茎处理难度较大、对其他病害的防治效果仍需进一步研究和验证等局限性。
（Soriano-Martı ´ n等人，2006）探讨了利用微波防治甜瓜苗期镰刀枯萎病，并通过经济性分析展示了其在商业生产中的可行性。利用微波防治植物病害快速高效、无化学残留对环境友好，在适当的能量水平下，微波处理能够完全灭活镰刀菌孢子，不仅适用于孢子悬液，也适用于育苗基质中的病原体灭活。但是需要专门的微波设备，且需精确控制微波能量以达到最佳效果，能量过高或过低都可能影响灭活效果。同时一次处理量有限，对于大规模育苗可能需要多次处理。对其他结构的影响未知：目前研究主要集中在孢子，对镰刀菌的其他结构（如厚垣孢子）的影响尚不明确。不同基质对微波的吸收和传导能力不同，可能影响处理效果。虽然短期内效果显著，但长期应用中的稳定性和持续性需要进一步验证。
（Oliver等人，2013）探讨了利用微波处理控制小麦种子真菌病原体，主要明确了微波处理对小麦种子真菌病原体负荷和种子活力的影响。通过微波处理显著降低了小麦种子上的真菌病原体负荷，尤其是镰刀菌和雪腐镰刀菌；45秒微波处理能消灭99%的病原体。
微波处理对常规种子的存活率影响小于有机种子。
微波处理是一种有效减少小麦种子真菌病原体负荷的方法，同时能保持种子活力。微波处理主要通过热损伤和干燥作用杀死真菌，而不是通过变性DNA。但是种子的含水量对微波处理的效果有显著影响。含水量较高的种子在微波处理后活力下降更明显。这意味着在应用微波处理前，可能需要对种子进行预干燥处理，这增加了操作的复杂性和成本。同时可能无法完全消灭所有病原体，微波处理需要精确控制处理时间和种子含水量，以确保既能有效减少病原体负荷，又能保持种子的活力。这可能需要额外的设备和操作程序，增加了技术实施的复杂性。这些局限性表明，虽然微波处理在减少小麦种子病原体负荷方面显示出潜力，但在实际应用中需要考虑种子类型、含水量和处理条件等因素，以确保处理效果和种子存活率。
（Bhawana Adhikari等人，2019）探讨了冷等离子体激活水(PAW)对番茄幼苗的生长、内源性活性氧和氮物质(RONS)、防御激素以及关键病程相关(PR)基因表达的影响。
使用冷大气等离子体空气喷射处理水不同时间，生成PAW。将PAW灌溉到10天大的番茄幼苗上，每周两次，持续五周。PAW灌溉显著提高了番茄幼苗的生长，包括株高和根长。PAW处理诱导了与防御反应相关的基因表达，如β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶。冷大气等离子体激活水灌溉可以作为农业中促进植物生长和增强免疫反应的可行方法。PAW处理通过调节植物生长和免疫反应成分，为植物保护提供了新的策略。但同样存在局限性例如成本较高、技术较复杂、处理时间难以把控、易受环境影响等，这些局限性需要在未来的研究和应用中加以考虑和解决，以充分发挥冷大气等离子体技术在植物防御能力提升方面的潜力。
（Sanxi等人，2010）探讨了等离子体射流在不同工作气体下的灭菌效果及其机制，等离子体射流能产生大量的化学活性物质，如活性氧物种（ROS），包括臭氧（O₃ ）和氧自由基（O IV），这些物质对细菌如枯草芽孢杆菌等具有强烈的灭活作用。其带电粒子（如电子、离子）能够轰击细菌表面，造成物理损伤，导致细胞膜破裂和内容物泄漏。此外化学活性物质和带电粒子的协同作用显著提高了灭菌效果。通过光学发射光谱， SEM观察等验证等离子体对细菌细胞的物理和化学损伤。大气压等离子体射流技术因其操作简便、无毒、低温等优点，有效灭活细菌，是一种具有潜力的病害防治手段，但在实际应用中仍需考虑设备、操作条件、环境因素、微生物适应性以及可能的二次污染等问题。
（Anindita Mitra等人，2013）探讨了冷大气等离子体（CAP）处理对鹰嘴豆种子表面微生物的灭活效果、发芽特性的影响等。实验表明冷大气等离子体（CAP）处理能显著减少种子表面的微生物负荷，还能提高种子发芽率和活力，提高种子的免疫力以应对病原侵染，并且不使用化学消毒剂，避免了化学残留和环境污染问题，是一种环境友好的处理方法。冷大气等离子体处理在防治植物病害方面具有显著的优点，特别是在高效杀菌和提高种子发芽率方面。然而，其在处理时间、设备成本和操作复杂性方面仍存在一些挑战和限制。
（Pervin Basaran等人，2008）主要探讨了低压冷等离子体（LPCP）技术在去除坚果表面黄曲霉菌和降低黄曲霉素污染方面的效果，通过LPCP技术展示了其在去除黄曲霉菌和降低黄曲霉素污染方面的潜力，且处理后的坚果在外观、颜色、气味和质地方面与未处理样品无显著差异。但存在处理时间较长、黄曲霉素减少效果有限、适用性和成本问题等局限性。需要在这些方面进行进一步的研究和改进，以提高其在实际应用中的效果和可行性。
二、参考文献
Adhikari B, Pangomm K, Veerana M, Mitra S, Park G. Plant Disease Control by Non-Thermal Atmospheric-Pressure Plasma. Front Plant Sci. 2020 Feb 14;11:77. doi: 10.3389/fpls.2020.00077. PMID: 32117403; PMCID: PMC7034391.
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Hilton A, Jeong M, Hsu JH, Cao F, Choi W, Wang X, Yu C, Jo YK. Thermal treatment using microwave irradiation for the phytosanitation of Xylella fastidiosa in pecan graftwood. PLoS One. 2021 Jan 20;16(1):e0244758. doi: 10.1371/journal.pone.0244758. PMID: 33471831; PMCID: PMC7816998.
Melanson, R. A., & Sanderlin, R. S. (2015). HOT-WATER TREATMENT OF PECAN SCIONS AS A MEANS OF PHYTOSANITATION TO REDUCE THE POTENTIAL INTRODUCTION OF XYLELLA FASTIDIOSA, THE CAUSAL AGENT OF PECAN BACTERIAL LEAF SCORCH,
Soriano-Mart´ ı n ML, Porras-Piedra A, Porras-Soriano A. Use of microwaves in the prevention of Fusarium oxysporum f. sp. melonis infection during the commercial production of melon plantlets. Crop Prot. 2006; 25(1):52–7. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2005.03.016.
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