近日，我校綠色農(nóng)藥全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、植物保護(hù)學(xué)院徐漢虹教授/張志祥教授團(tuán)隊(duì)在綠色精準(zhǔn)農(nóng)藥研究發(fā)表系列高水平SCI論文，包括1篇ACS NANO(1區(qū)TOP期刊，IF=17.1)、1篇Journal of Hazardous Materials(1區(qū)TOP期刊，IF=13.6)、1篇Journal of Cleaner Production(1區(qū)TOP期刊，IF=11.1)、2篇Science of the total environment(1區(qū)TOP期刊，IF=9.8)、1篇Nano Research（2區(qū)TOP期刊，IF=9.9）、2篇ACS Applied Materials & Interfaces(2區(qū)TOP期刊，IF=9.5)、4篇International Journal of Biological Macromolecules(1區(qū)TOP期刊，IF=8.2)、5篇Journal of Agricultural and Food Chemistry(1區(qū)TOP期刊，IF=6.1)、3篇Journal of Pest Science(1區(qū)TOP期刊，IF=4.1)、7篇Pest Management Science(1區(qū)TOP期刊，IF=4.1)、1篇Pesticide Biochemistry and Physiology(1區(qū)TOP期刊，IF=4.7)及1篇Industrial crops & products(1區(qū)TOP期刊，IF=5.9)。
在ACS NANO上發(fā)表題為“Pectin-coated iron-based metal-organic framework nanoparticles for enhanced foliar adhesion and targeted delivery of fungicides”的研究論文(論文鏈接：https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-QTCIQKEGP6JWRFNXA2DR)。該研究利用果膠與細(xì)胞壁的親和性，基于晶體生長(zhǎng)理論和受控成核方法構(gòu)建了一種活性氧和果膠酶響應(yīng)的鐵基金屬有機(jī)框架的納米遞送系統(tǒng)(TF@Fe-MOF-PT NPs)。體外殺菌活性表明TF@Fe-MOF-PT NPs通過(guò)破壞菌絲線(xiàn)粒體，引起氧化損傷和能量代謝中斷來(lái)抑制菌絲生長(zhǎng)，并通過(guò)抑制菌絲核形成來(lái)降低致病性和再感染潛力。果膠的引入增強(qiáng)了TF@Fe-MOF-PT NPs在水稻葉片表面的潤(rùn)濕和粘附性能，從而提高了農(nóng)藥在葉片上的滯留性。更重要的是，TF@Fe-MOF-PT NPs在水稻植株內(nèi)表現(xiàn)出良好的自下而上和自上而下的雙向運(yùn)輸，促進(jìn)了農(nóng)藥分子在植株內(nèi)的靶向傳遞。在溫室試驗(yàn)中，TF@Fe-MOF-PT NPs顯著增強(qiáng)了對(duì)水稻紋枯病的防治效果，并且減少了噻呋酰胺對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響。總之，研究結(jié)果表明TF@Fe-MOF-PT NPs可作為一種高效的農(nóng)藥納米遞送系統(tǒng)，在植物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能釋放，并應(yīng)用于病蟲(chóng)害的可持續(xù)防治。論文第一作者為博士研究生楊留鵬，徐漢虹教授和張志祥教授為通訊作者。
在Journal of Hazardous Materials上發(fā)表題為“Metabolomics and mass spectrometry imaging reveal the chronic toxicity of indoxacarb to adult zebrafish (Danio rerio) livers”的研究論文(論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131304)。該研究展示了綜合代謝組學(xué)和質(zhì)譜成像(MSI)方法來(lái)研究環(huán)境相關(guān)濃度的茚蟲(chóng)威對(duì)成年斑馬魚(yú)肝臟的慢性暴露毒性。結(jié)果表明，茚蟲(chóng)威處理28天后，斑馬魚(yú)的運(yùn)動(dòng)行為受到影響，過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性顯著升高。斑馬魚(yú)肝臟病理分析也顯示出現(xiàn)空化和病理反應(yīng)。代謝組學(xué)結(jié)果表明，茚蟲(chóng)威可顯著影響斑馬魚(yú)肝臟代謝途徑，如三羧酸(TCA)循環(huán)和多種氨基酸代謝。MSI結(jié)果揭示了斑馬魚(yú)肝臟中參與這些代謝途徑的關(guān)鍵代謝物的空間分布差異。MSI和代謝組學(xué)綜合結(jié)果表明，茚蟲(chóng)威毒性源于代謝途徑紊亂，導(dǎo)致肝臟解毒能力下降。這些發(fā)現(xiàn)將促進(jìn)目前對(duì)農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)和斑馬魚(yú)肝臟代謝紊亂的認(rèn)識(shí)，為殺蟲(chóng)劑對(duì)水生生物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供新見(jiàn)解。論文第一作者為碩士研究生馬連連，伍欣宙副教授和徐漢虹教授為通訊作者。
在Journal of Cleaner Production上發(fā)表題為“Enhanced fungicidal activity and mechanism of pyraclostrobin nanoparticle with reactive oxygen species responsiveness against Rhizoctonia solani”的研究論文(論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138494)。該研究通過(guò)納米自沉淀方法，將4-羥甲基苯硼酸頻哪醇酯與β-環(huán)糊精結(jié)合，構(gòu)建了一種對(duì)ROS響應(yīng)的吡唑醚菌酯(PYR)納米顆粒(OxbCD NPs)。水稻感病部位產(chǎn)生大量ROS，促發(fā)PYR@OxbCD釋放吡唑醚菌酯，增強(qiáng)了吡唑醚菌酯對(duì)水稻紋枯病菌的抑制活性。PYR@OxbCD納米制劑通過(guò)激活水稻防御系統(tǒng)，提高POD和CAT活性，促進(jìn)防御相關(guān)基因表達(dá)，提高水稻對(duì)病原菌抗病性。吡唑醚菌酯在PYR@OxbCD納米顆粒中緩慢釋放，顯著減少了農(nóng)藥對(duì)水稻農(nóng)田系統(tǒng)微生物種群的影響。該研究表明刺激響應(yīng)性納米農(nóng)藥在植物病蟲(chóng)害管理工作中的潛在應(yīng)用，為農(nóng)藥的可持續(xù)病害蟲(chóng)防控提供理論基礎(chǔ)。論文第一作者為博士研究生張寧，徐漢虹教授和張志祥教授為通訊作者。
在Science of the total environment上發(fā)表題為“Long-term toxic effects of iron-based metal-organic framework nanopesticides on earthworm-soil microorganism interactions in the soil environment”的研究論文(論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170146)。該論文研究了負(fù)載蟲(chóng)螨腈的鐵基金屬有機(jī)框架材料(CF@MIL-101-SL)在濾紙和土壤環(huán)境中對(duì)蚯蚓的毒性以及納米農(nóng)藥-蚯蚓-玉米田土壤微生物系統(tǒng)相互作用的潛在機(jī)制。在接觸濾紙?jiān)囼?yàn)中，CF@MIL-101-SL對(duì)蚯蚓的毒性高于蟲(chóng)螨腈的商品懸浮劑，反之，在土壤環(huán)境中，CF@MIL-101-SL對(duì)蚯蚓的毒性較小。在土壤環(huán)境中，與商品懸浮劑相比，CF@MIL-101-SL處理減少了蚯蚓體內(nèi)的氧化應(yīng)激和對(duì)解毒酶的抑制，并減輕了組織和細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)的損傷。CF@MIL-101-SL的長(zhǎng)期處理改變了蚯蚓腸道和土壤中具有降解功能的微生物群落的組成和豐度，證實(shí)土壤微生物在降低CF@MIL-101-SL對(duì)蚯蚓的毒性方面發(fā)揮了重要作用。這項(xiàng)研究為納米農(nóng)藥對(duì)土壤生物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供了新的見(jiàn)解。論文第一作者為碩士研究生陳慧雅，張志祥教授和徐漢虹教授為通訊作者。
在Science of the total environment上發(fā)表題為“Nano-pesticide carrier O-Carboxymethyl chitosan is indigestible in Apis cerana cerana and affects intestinal flora”的研究論文(論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163769)。該論文研究了中華蜜蜂攝入O-羧甲基殼聚糖納米顆粒(O-CMC-NPs)后的應(yīng)激反應(yīng)。其中高濃度O-CMC-NPs的施用增強(qiáng)了中華蜜蜂抗氧化和解毒酶的活性，1天后谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶的活性增加了54.43%~64.33%。由于O-CMC-NPs在酸性條件下聚集并沉淀，因此其在進(jìn)入中華蜜蜂中腸后會(huì)沉積并粘附在腸壁上。同時(shí)，施用高濃度O-CMC-NP 6天后，中腸中的重要菌群Gillianella數(shù)量顯著減少，而直腸中的Ifidobacteria和Lactobacillus的豐度顯著增加。以上試驗(yàn)結(jié)果表明，攝入高濃度的O-CMC-NPs會(huì)引起中華蜜蜂的應(yīng)激反應(yīng)，并影響關(guān)鍵腸道菌群的相對(duì)豐度，這可能對(duì)蜂群構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。論文第一作者為博士研究生李勝男，張志祥教授為通訊作者。
在Nano Research上發(fā)表題為“Plasmonic polydopamine-modified TiO2 nanotube substrates for surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging”的研究論文(論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s12274-022-4924-z)。該研究構(gòu)建了一種適用于雙極性分子質(zhì)譜檢測(cè)的SALDI芯片（AuNP-hPDA-TDNT），通過(guò)在TiO2納米管（TDNT）陣列基底材料表面進(jìn)行金納米顆粒（AuNP）和疏水聚多巴胺（hPDA）改性。當(dāng)AuNP和TiO2半導(dǎo)體結(jié)合時(shí)，TiO2納米管和AuNPs之間可通過(guò)肖特基結(jié)（Schottky junction）促使載流子分離，有助于芯片表面快速的電荷轉(zhuǎn)移，從而增強(qiáng)分析物的電離。因此，基于AuNP-hPDA-TDNT材料的SALDI離子源在對(duì)多種小分子代謝物和農(nóng)藥分子的雙極性檢測(cè)中表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能，大幅降低了背景干擾和檢測(cè)限。由于其獨(dú)特的組織壓印和印跡能力， 成功實(shí)現(xiàn)了琴葉珊瑚花瓣、銀杏葉片、草莓果實(shí)、指紋及其污染物和鼠腦中各種小分子代謝物和脂質(zhì)的可視化成像，在生物科學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。論文第一作者為碩士研究生陳東和杜明義，伍欣宙副教授和徐漢虹教授為通訊作者。
在ACS Applied Materials & Interfaces上發(fā)表題為“Enhanced Insecticidal Activity of Chlorfenapyr against Spodoptera frugiperda by Reshaping the Intestinal Microbial Community and Interfering with the Metabolism of Iron-Based Metal–Organic Frameworks”的研究論文(論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c07598)。該研究成功制備了鐵基金屬有機(jī)框架納米顆粒與木質(zhì)素磺酸鈉化學(xué)交聯(lián)的pH/漆酶雙刺激響應(yīng)的農(nóng)藥釋放體系。生物活性分析表明負(fù)載蟲(chóng)螨腈的納米顆粒(CF@MIL-101-SL NPs)增加了蟲(chóng)螨腈對(duì)草地貪夜蛾的毒性，引起圍食膜破裂和中腸腫大。16S rRNA基因測(cè)序數(shù)據(jù)顯示，CF@MIL-101-SL處理降低了草地貪夜蛾對(duì)農(nóng)藥和病原體的抗性，并通過(guò)重塑腸道菌群，影響了草地貪夜蛾的營(yíng)養(yǎng)和能量利用。失調(diào)的微生物群落與破裂的圍食膜相互作用，加劇了對(duì)宿主的傷害。非靶向代謝組學(xué)結(jié)果顯示ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可能是CF@MIL-101-SL對(duì)草地貪夜蛾毒性增強(qiáng)的潛在機(jī)制。該研究為納米農(nóng)藥對(duì)昆蟲(chóng)的毒理學(xué)研究提供了有效的策略。論文第一作者為碩士研究生陳慧雅，張志祥教授和徐漢虹教授為通訊作者。
徐漢虹/張志祥教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于綠色農(nóng)藥研究，近年來(lái)，團(tuán)隊(duì)在紅火蟻和草地貪夜蛾等重大入侵害蟲(chóng)可持續(xù)控制及對(duì)非靶標(biāo)生物安全評(píng)價(jià)等研究方面取得了系列重要成果，在綠色農(nóng)藥新產(chǎn)品與應(yīng)用新技術(shù)方面取得突出進(jìn)展，為農(nóng)藥新產(chǎn)品研究與農(nóng)業(yè)有害生物防控提供了新思路，新技術(shù)與新方案，為加速綠色精準(zhǔn)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提供了技術(shù)支撐。相關(guān)研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2023YFD1701103)、國(guó)家自然科學(xué)基金(No.32001967)、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(No.2023B0202080001)、廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.2022A1515011385、No.2023A1515030241)、廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)專(zhuān)項(xiàng)資金(No.2023KJ122)等項(xiàng)目資助。
文圖/植物保護(hù)學(xué)院
