在当今社会，农业领域面临着诸多挑战，其中土壤传播的真菌病原体，尤其是福士镰刀菌属（Fusarium oxysporum）对全球粮食安全构成严重威胁。为寻找更安全的农药替代品，硅氧烷纳米颗粒（SiO₂NPs）近来被提出作为缓解病原体危害的新工具，包括对福士镰刀菌引起的枯萎病。空心介孔硅氧烷纳米颗粒（HMSNs）作为硅氧烷纳米颗粒的一种独特类别，被广泛认可为理想的杀虫剂载体。然而，它们在增强植物抗病性方面的作用以及具体机制仍然是未知的。

这项研究合成并表征了三种尺寸的HMSNs（分别为HMSNs-19、HMSNs-96和HMSNs-406，尺寸分别为19、96和406纳米），以确定它们对种子萌发、幼苗生长以及福士镰刀菌f. sp. phaseoli（FOP）抑制的影响。这三种HMSNs在100至1500毫克/升的浓度下对豇豆种子的萌发和幼苗生长没有副作用。在2000毫克/升的浓度下，这三种HMSNs对FOP菌丝生长的抑制作用非常微弱，即使在这种浓度下也表现出少于20%的抑制率。然而，叶面喷施HMSNs被证明可以以尺寸和浓度依赖的方式减轻豇豆根部的FOP病害严重程度。在低浓度下（100毫克/升）以及在高浓度下（1000毫克/升）的HMSNs-19都对减轻疾病发病率几乎没有影响。HMSNs-406在浓度为1000毫克/升时效果最好，表现出疾病严重程度下降40.00%，对豇豆植株有显著的促生作用。此外，叶面喷施HMSNs-406（1000毫克/升）使豇豆根部水杨酸（SA）含量增加了4.3倍，以及SA标记基因PR-1（1.97倍）、PR-5（9.38倍）和其受体基因NPR-1（1.62倍）的表达水平，与FOP感染对照植株相比。同时，另一个抗性相关基因PAL的上调倍数为8.54倍。POD、PAL和PPO三种防御响应酶也参与了HMSNs增强豇豆根部抗病性的过程，活性降低程度各异。这些结果充分证明了HMSNs通过激活SA依赖的系统获得性抗病反应（SAR）而不是直接抑制FOP生长来抑制福士镰刀菌引起的枯萎病。总的来说，我们的研究首次表明HMSNs作为一种强效抗性诱导剂，可作为植物疾病保护的低成本、高效率、安全和可持续替代品。

这项研究的创新点在于发现HMSNs作为一种新型纳米级抗性诱导剂，可用作植物疾病保护的替代品。这不仅为农业领域提供了新的解决方案，还为实现全球粮食安全做出了积极贡献。