水稻白叶枯病菌是全球水稻产区的重大威胁，不仅广泛流行，更导致水稻产量严重受损，直接危及世界粮食安全。免疫试纸条因其操作简便、检测迅速且无需依赖复杂设备而被广泛应用。然而，传统试纸条采用胶体金作为信号标记物，其灵敏度相对较低，难以胜任痕量病原体的精准检测。因此，研发性能更优的信号标记物，以大幅提升试纸条的检测灵敏度，已成为该领域科研人员共同追求的目标。
2025年9月19日，植保所周雪平教授联合浙江大学和上海市农业技术推广服务中心在《Chemical Engineering Journal》（IF=13.5）上发表了题为“Engineering the high-spin 3d orbital in Co3O4via compressive strain to enhance immunochromatographic assay”的研究论文，报道了一种基于新型高自旋态Co的Co3O4纳米酶的免疫试纸条。该技术实现了对水稻白叶枯病菌的超灵敏检测，为该病害的精准监测与科学防控提供了强有力的新工具。
该研究首先成功制备了具有显著原子压缩应变（εxx = −3.34%, εyy = − 6.52%）的Co3O4纳米酶。通过原子位移分析确定了原子级位移方向与距离，为密度泛函理论计算建模提供了详细依据。研究发现，应变工程提高了晶体场分裂能，促使Co3O4从低自旋态（t2g6eg0）向高自旋态（t2g4eg2）转变，从而实现高效的单电子转移性能。自旋态调控显著增强了Co3O4类过氧化物酶催化效率，其米氏常数（Km）对TMB和H2O2分别比原始Co3O4降低了28.0倍和11.8倍。同时，阐明了应变-自旋轨道-类过氧化物酶活性之间的相关性机制，为设计高性能纳米酶提供新的策略。此外，该应变Co3O4纳米酶已作为检测探针成功应用于水稻白叶枯病菌新型免疫层析试纸条开发，创制试纸条的检测灵敏度达到5×102 CFU mL−1，比胶体金免疫层析试纸条高20倍，比商用免疫层析试纸条灵敏度高2-3个数量级，从而为水稻白叶枯病菌的检测与防控提供强有力的工具。
博士生张翠为论文的第一作者，周雪平教授和浙江大学吴建祥教授、上海市农业技术推广服务中心罗金燕研究员为论文的共同通讯作者。
