有机

花匠小妙招
2024-08-27 23:47

有机-无机杂化纳米花介导生物农药组装抗虫害的研究

【摘要】： 我国是农业生产大国,同时我国农业也伴随着病虫害多发、常发、频发,对农作物的生长极其不利。然而在过去几十年的治理中,由于化学农药的不科学使用与过度依赖,导致大量的化学残留与环境污染,严重影响人民生活与食品安全。因此,以生物农药替代化学农药的绿色防控的理念被提出。迄今为止,生物农药以其专一性强,无残留、无污染、可侵染传播等一系列优点越来越被农业生产所接受。然而生物农药也存在剂型单一、不适宜大规模机械操作、对环境过于依赖导致其易失活且不适宜保存、无法长效缓释等短板导致其使用受限。为了突破生物农药的局限性,优化生物农药的剂型,提高生物农药利用率,是一个具有潜力的研究方向。有机-无机杂化纳米花是一类将有机配体和金属离子自组装形成的花型杂化材料,广泛应用于生物大分子的装载,实现诸多生物学应用。有机-无机杂化纳米花能以其极高的结构稳定性、密集分布的孔状结构与较大的比表面积有效提高了生物大分子的稳定性,加强其生物活性。因此,基于上述考虑,在本研究中,我们以生物农药作为有机配体,设计了两种以有机-无机杂化纳米花为基质装载生物农药的体系,旨在提高生物农药的稳定性以达到其长效缓释与长期储存的效果,具体研究内容如下:首先,以毒蛋白Cry1Ac为有机配体,构建Cry1Ac@Nanoflower纳米花体系。通过对该体系的性质表征,发现有机-无机杂化纳米花可以有效担载Cry1Ac蛋白,并保持其结构完整。在抗虫活性评价中,发现杂化纳米花抗虫活性要高于游离蛋白,证明Cry1Ac蛋白在被有机-无机纳米花担载后可以提高抗虫活性。同时,在昆虫肠道的复杂环境中,杂化纳米花自行崩解,释放Cry1Ac蛋白,从而杀死害虫。由此可见,利用该体系能有效保护Cry1Ac蛋白结构,提高其稳定性解决了Bt蛋白杀虫剂在自然环境中作用时间短、释放后易失活的问题。其次,利用有机-无机杂化纳米花实现白僵菌孢子组装,成功构建Spore@Nanoflower杂化纳米花体系。对杂化纳米花理化性质进行表征,证明了白僵菌孢子被成功高效担载。此外,该体系还能提供白僵菌孢子的有效保护,延长其室温储存稳定性,改善孢子储存后萌发活性。通过抗虫活性评价发现,经过杂化纳米花组装后,Spore@Nanoflower能有效保护孢子,提高其抗虫活性。因此,该体系证明了利用有机-无机杂化纳米花能实现生物农药组装与虫害防治;此外,还为其后续其他微生物的组装奠定理论基础。综上所述,本研究成功实现了生物农药在有机-无机杂化纳米花中的组装,能够有效保护其稳定性并提高抗虫活性,达到生物农药杀虫剂的长效缓释和长期保存的目的。因此,利用有机-无机杂化纳米花组装生物农药策略为解决生物农药当前的局限性提出了良好思路,对于推进生物农药在绿色防控方面的应用有重要的意义。

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2021

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