我所开发基于仿生材料提高农药利用率的新方法

近日，我所生物技术研究部天然产物及糖工程研究组（1805组）尹恒研究员团队在农药高效利用研究领域取得新进展。

农药是重要的农业生产资料，传统农药剂型在作物叶片的附着力较弱，由于雨水冲刷等原因导致只有小部分活性成分被目标生物所利用，这是导致农药过度使用的主要原因之一。因此，提高农药利用率已成为世界各国农业及环境可持续发展急需解决的重大问题。纳米农药可改善农药有效成分的生物活性、利用率和持效期，减少农药流失，降低农药施用量和施用次数。利用纳米材料与制备技术发展的纳米农药，被国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）评为“改变世界的十大化学新兴技术”之首，是国际绿色农药创新发展的新方向。

近年来，尹恒团队开展了关于纳米农药的系列研究，前期已研发多种有效的糖类纳米农用制剂（Int. J. Biol. Macromol.，2019；J. Plant Growth Regul.，2022）；开发了具有植物信号分子活性氧（ROS）响应释放功能的智能控释剂型（J. Agric. Food Chem.，2020），实现了农药的智能响应释放及利用率提高。

本工作中，研究团队针对疏水作物叶面的农药更易被雨水冲刷流失的问题，基于疏水作物叶面有大量蜡质结构形成的三维粗糙表面的结构特点，提出通过制备表面具有针刺状结构的仿生海胆状载体颗粒，并基于颗粒表面的针刺可插入作物叶面蜡质缝隙与作物叶面之间产生的结构互嵌作用，增大静摩擦力及黏附力，进而提高抗雨水冲刷性能。研究团队制备了可搭载不同农药的多糖-聚苯胺海胆状纳米颗粒，并在水稻和黄瓜叶片上进行验证，发现强降雨冲刷后，海胆状纳米农药在植物上具有高保留率及良好的病害防治效果，优于现有商品化制剂。该研究为开发新型高效的纳米农药制剂提供了理论指导及实际案例。

相关研究成果已申请专利并以“Sea urchin-like nanocarrier for enhancing pesticide retention and rain fastness on hydrophobic and hydrophilic crop foliage”为题，于近日发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。该工作的共同第一作者是我所1805组副研究员谢红国与联合培养硕士研究生于广录，云南省烟草公司玉溪市公司参与了田间试验等工作。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、ANSO联合研究专项、大连市科技创新基金等项目的支持。（文/图 谢红国）

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151901