基于生物质的双酶响应纳米农药：生态友好且能有效防治松材线虫病
研究进展：松材线虫病(PWN)是迄今为止全球生态系统中最具破坏性的森林病害，因其传播迅速，缺乏有效的防治措施，死亡率极高，病害难以控制。因此，松材线虫病被称为“松树的癌症”。该疾病的恶性感染循环包括松材线虫、媒介昆虫和松树，因此，必须考虑综合防治松材线虫和媒介昆虫(JPS)，以切断感染循环。然而，化学防治可能会导致环境污染，影响人类健康。刺激响应性纳米农药可以实现农药的控制释放，提高农药使用效率，减少环境污染。天然聚合物，如纤维素、果胶和壳聚糖，适合于构建刺激响应型纳米农药，因为其对环境友好、可生物降解、价格低廉，并且不会留下降解副产物。
解决方案：当入侵松树时，PWN和JPS分泌各种细胞壁降解酶，包括纤维素酶和果胶酶。在本文中，作者使用绿色简便的方法，用改性天然聚合物乙基纤维素(EC)和果胶作为壁材料，制备了一种双酶响应纳米农药AVM@EC@果胶(图1)。纳米杀虫剂可以检测松树被PWN和JPS侵染时细胞壁降解酶的分泌和积累，释放杀虫剂切断PWN病害的侵染循环，实现有效防治。实验结果表明，该纳米农药的尺寸基本小于400nm，平均粒度约为196.1nm，其在储存期间可以保持相对稳定，且微观形态表现出均匀的球形形态结构，热重分析显示其主要在300-450°C下分解，在450°C以上几乎完全分解，AVM、AVM@EC和AVM@EC@果胶在800°℃下的残留量分别为0、13.16和16.59%，表明纳米杀虫剂良好的热稳定性是通过天然聚合物涂层制备的。AVM@EC@果胶中AVM的负载率和包封率分别为19.05%和75.20%(图2a)。样品的体外释放结果表明，不添加酶时AVM@EC@果胶的释放缓慢，添加纤维素酶和果胶酶的缓释溶剂会导致AVM的快速释放，表明良好的酶响应性释放行为(图2b)。生物活性测定结果表明，AVM@EC@果胶对PWN和JPS具有较好的杀虫活性，纳米涂层赋予了AVM@EC@果胶更高的光稳定性和粘附性(图2ce)，从而使其能够容易地穿透目标害虫，其优异的双向运输性使得AVM@EC@果胶适合于喷雾和树干注射，生物安全性评估表明AVM@EC@Pectin具有低毒性(图2d)。
图1：(a)果胶-OSA制备的示意图；(b)样品的1HNMR光谱、(c)FTIR光谱和(d)ζ电位；(e) AVM@EC@果胶双层的示意性结构；(f) AVM@EC@果胶的DLS、(g) SEM和(h)TEM图像；(i)不同样品的TGA。
图2：(a)载药率和包封率；(b) AVM@EC@果胶在不同酶下的累积释放速率；(c) AVM-EC和AVM@EC@果胶的光稳定性；(d)活/死细胞染色的图像；(e)JPS幼虫用AVM@EC@果胶处理后的荧光图像。
结论：本研究采用天然高分子包裹AVM，制备了双酶响应性纳米农药(AVM@EC@Pectin)，该处理方法可以响应松材线虫和媒介昆虫在松树侵染过程中分泌的细胞壁降解酶，智能释放农药，切断传播和侵染途径，实现松材线虫病的综合防治。本研究为PWN疾病的综合管理提供了一种绿色、安全、有效的策略。
参考文献：Xuemin Wu et al. Biomass-Based，Dual Enzyme-Responsive Nanopesticides： Eco-friendly and Efficient Control of Pine Wood Nematode Disease. ACS Nano. 2024， DOI：10.1021/acsnano.4c02031.
相关知识
松材线虫病及传播媒介松褐天牛——防治病虫害系列科普文章之二
基于GIS空间技术和MaxEnt模型预测川西松材线虫病入侵风险
纳米农药的研究进展及发展趋势
25分钟野外检定松材线虫病
松材线虫病的那些事儿
松材线虫病的发生、识别及防治（详解版）
什么是松材线虫病?
纳米二氧化硅在植物病虫害防治中的应用
松材线虫病科普
我市松材线虫病防控防控工作存在的问题及防治对策
网址: 基于生物质的双酶响应纳米农药：生态友好且能有效防治松材线虫病 https://m.huajiangbk.com/newsview536159.html
| 上一篇: 加快建设环境友好型社会 |
下一篇: 促进环境友好型化学替代品研发策略 |
