中国农大杜凤沛教授团队将麦秆变身为″魔术贴″纳米杀菌剂,让小麦赤霉病防效提升54. 65%

近日, 中国农业大学理学院杜凤沛教授团队在<先进功能材料>(Advanced Functional Materials)上发表研究论文<将麦秆升级再造为魔术贴形纳米杀菌剂:通过仿生界面工程实现按需释放从而对赤霉病进行全生命周期管理>(Upcycling Wheat Straw into Velcro‐Like Nano‐Fungicides: On‐Demand Release Enables Life‐Cycle Management of Fusarium Head Blight via Biomimetic Interfacial Engineering). 该研究创新性构建了基于农业秸秆生物质的仿生″魔术贴″结构纳米杀菌剂, 实现了农药的高效沉积, 靶向释放与利用率最大化, 为小麦赤霉病的高效绿色防控及新型生物质载体材料的发展提供了新思路与理论支撑. 纳米杀菌剂的全生命周期物理化学协同作用, 实现小麦从田间到收获的全过程赤霉病防护针对小麦赤霉病易发于穗部, 易受雨水冲刷, 传统农药沉积难及靶向性差等痛点, 团队受贻贝粘附与小麦穗部微纳结构启发, 以秸秆衍生的细菌纤维素为原料, 通过仿生界面工程构建了多酚修饰的三维网络纳米杀菌剂. 该制剂通过″魔术贴式″互锁与氢键作用紧密嵌入靶标蜡质层, 显著提升药液在麦穗和叶片表面的沉积持留及抗冲刷性能(沉积量分别提升72. 51%与109. 28%). 同时, 该研究针对禾谷镰孢菌侵染的弱酸性/富含纤维素酶微环境, 设计了pH/纤维素酶双重响应功能, 实现了″突释控侵染+缓释长保护″的按需精准释放. 室内试验显示, 相同浓度下, 纳米杀菌剂的防效水平较市售制剂提升54. 65%, 籽粒DON毒素含量降低84. 32%, 实现了从田间防治到粮食安全的全链条保障. 纳米杀菌剂对小麦赤霉病的防治效果及对禾谷镰刀菌中DON合成的抑制作用在解决真菌病害的同时, 研究团队将目光投向农业虫害防控领域, 另辟蹊径构建了新型纳米囊递送体系, 显著提升了农药的利用效率, 靶向精准性与环境可持续性, 为番茄蚜虫的高效绿色防控及新型递送体系的发展提供了新思路与理论支撑. 相关研究以<仿类固体生物膜的自适应结构化液态纳米囊实现对番茄蚜虫的一体化防控>(Adaptive Structured Liquid Nanocapsules Inspired by Solid-Like Biofilms Enable Integrated Control of Solanum lycopersicum Aphids)发表在<化学工程杂志>(Chemical Engineering Journal)上. 结构化液体纳米囊的构建及其对番茄蚜虫的高效防治机制研究区别于传统农药水乳剂的分子膜和农药微囊悬浮剂的固态膜, 研究团队受天然生物膜″固态稳定性与液态适应性″的独特特性启发, 成功研发出仿生物膜纳米囊递送体系, 创制出集稳定, 柔软, 智能, 安全于一体的4S农药递送新策略. 该纳米囊粘弹性界面膜可通过可逆变形耗散冲击能量, 有效抑制雾滴反弹, 大幅提升农药靶标沉积效率. 通过类固体界面膜能显著提升农药光稳定性, 使有效成分光解损失减少约30%, 同时依托可控释放与pH响应型靶向释放特性, 实现农用化学品的持效防控与精准输送. 最终的盆栽试验结果表明, 该体系对番茄蚜虫的防效相较传统乳油制剂提升约60%.