人才强校 | 功能化纳米载体通过改性和递送免疫诱抗剂和杀菌剂来显著提升作物病害的防控
本网讯 晚疫病是马铃薯生产的第一大流行性病害，常年发生，造成大面积减产，被列为我国一类农作物病虫害。生产中防控该病害需要施用大量化学杀菌剂，导致抗药性问题突出。近年来，植物免疫诱抗剂和植物源杀菌剂作为环境友好型生物药剂在该病防控中具有一定优势，但其水溶性差、递送效率低，严重制约着其进一步发展和应用。因此迫切需求研发新技术来拓展植物免疫诱抗剂和植物源杀菌剂的性能并提升其效率。
我校植保学院昆虫系沈杰实验室和植病系窦道龙实验室、以及北京化工大学尹梅贞实验室三方合作，近期研发了基于纳米递送载体的新型纳米农药用于马铃薯晚疫病的防治，并解析了其中的农药增效机理。该研究利用一种结构相对简单、低成本、环保的纳米级星状聚合阳离子，通过氢键、范德华力和静电吸附等分子间作用力来装载药物，形成稳定复合体，大幅减小其粒径至纳米级，例如纳米载体可以将壳聚糖粒径由144.61纳米降至17.4纳米，大幅度改善了药物的理化性质，提升其在水溶液中的分散性和稳定性。另一方面纳米载体增强了植物细胞的介导胞吞胞吐作用的相关基因的表达，提升了壳聚糖的吸收与扩散，进而放大了植物的诱抗免疫反应相关基因和通路的上调与激活。田间药效试验也证实该类型纳米农药显著提升了壳聚糖和丁子香酚对马铃薯晚疫病的防效。
纳米载体通过改性和递送壳聚糖来提升马铃薯抗病性的示意图
该项研究以及前期纳米杀虫剂的系列化研究，提示了新型功能化纳米载体前景广阔，有望进一步发展为一种通用的农药助剂，助力于农药“增效、减量”的国家重大战略需求。该项研究主要结果以“Field application of star polymer-delivered chitosan to amplify plant defense against potato late blight” 为题，于2021年3月15日在线发表于国际化学工程与技术权威期刊Chemical Engineering Journal。植保学院青年教师闫硕和王晓丹分别为该论文的通讯作者和第一作者。该研究得到了国家自然基金（32061130211, 32072497和32030012）、国家重点研发计划（2018YFD0200804）和广东省重点研发计划（2020B020219002）的资助。
附论文信息：Xiaodan Wang, Kangkai Zheng, Wenyu Cheng, Jie Li, Xiangxiu Liang, Jie Shen,Daolong Dou, Meizhen Yin, Shuo Yan*. Field application of star polymer-delivered chitosan to amplify plant defense against potato late blight. Chemical Engineering Journal. 2021; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721009153