果胶涂层纳米传递系统可增强叶面粘附、靶向传递杀菌剂

英卓康康 2024-05-15 12:42:53

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随着全球人口的增长,全球粮食安全的挑战是最关键的国际问题之一。多种因素限制全球粮食生产水平的增长,而生物危害(包括微生物感染、害虫和杂草)是农业生产的主要制约因素。传统农药由于其粒径大、叶面保留率差、植物内易位困难,未得到充分利用,开发在植物体表具有高粘附和植物内高效吸收和易位的功能性纳米载体仍具有挑战性。

因此,华南农业大学徐汉虹教授、张志祥教授基于晶体生长理论,采用水热法合成了含噻氟酰胺(TF)TF的Fe-MOF NPs,以果胶作为表面功能化材料对Fe-MOF纳米颗粒骨架进行修饰,设计了活性氧和果胶酶响应的TF@Fe-MOF-PT纳米载体,利用果胶对植物细胞壁的亲和力,提高TF在水稻植株中的利用率。

本文要点:

(1)本文对TF@ Fe-MOF-PT NPs进行详细表征,并研究它们在活性氧和果胶酶环境下的释放动力学,结果表明TF@FeMOF-PT NPs具有较高的负载能力,对活性氧和果胶酶具有良好的双刺激反应。

(2)通过体内实验研究了TF@Fe-MOF-PT NPs对水稻立枯丝核菌的抑制作用及其作用机制:TF@Fe-MOF-PT NPs通过破坏菌丝线粒体抑制菌丝生长,引起氧化损伤和能量代谢中断,通过抑制菌丝核的形成降低致病性和再感染可能性。

(3)利用激光共聚焦显微镜测定纳米颗粒在植物叶片、茎和根中的分布及其易位情况:果胶的引入增强TF@Fe-MOF-PT NPs在水稻叶片表面的润湿性和粘附性能,从而提高农药的叶面保留性;TF@Fe-MOF-PT NPs在水稻植株内表现出良好的自下而上和自上而下的双向转运,促进农药分子在植株中的靶向传递。

(4)通过温室试验评价TF@Fe-MOF-PT NPs对水稻纹枯病(RSB)的控制作用,以及叶片的保留和种子萌发的安全性。

总之,本研究表明,TF@Fe-MOF-PT NPs可作为农药纳米传递系统,在植物中进行高效传递和智能释放,并应用于病虫害的可持续防治。

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英卓康康

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