浙江
化學(xué)農(nóng)藥在對付蚜蟲等害蟲時(shí)經(jīng)常留下土壤和水源污染，也威脅著人畜健康。近日，揚(yáng)州大學(xué)楊曉東與馮建國團(tuán)隊(duì)在《自然·通訊》上發(fā)表了一篇題為《Discovery of farnesal from a wild cucumber landrace enables eco-compatible biopesticide development against aphids》的研究論文。這項(xiàng)研究從云南西雙版納的一個(gè)野生黃瓜地方品種里找到了天然化合物法尼醛，并且把它做成了一款能夠高效殺蚜蟲又對環(huán)境很友好的納米乳劑。園藝園林學(xué)院碩士研究生索春雨，副教授張麗麗為共同第一作者，園藝園林學(xué)院瓜類蔬菜遺傳育種與分子生物學(xué)團(tuán)隊(duì)楊曉東教授和植物保護(hù)學(xué)院綠色農(nóng)藥創(chuàng)制與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)馮建國副教授為共同通訊作者。
團(tuán)隊(duì)在西雙版納的黃瓜多樣性熱點(diǎn)地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)編號XSBN032的本地品種。這個(gè)品種在蚜蟲泛濫的時(shí)候依然長得挺不錯(cuò)，葉片上沒有多少害蟲聚集。為了弄清楚它到底靠什么抗蚜蟲，研究人員拿它和一個(gè)容易招蚜蟲的栽培品種做了對比。他們用非靶向代謝組學(xué)加上氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，分析了兩種黃瓜在蚜蟲咬過和沒咬過情況下的葉片揮發(fā)物。結(jié)果找到了68種差異明顯的化合物，其中法尼醛、3-乙基噻吩和6-EHPO這幾種在抗蚜品種里含量特別高。進(jìn)一步的驅(qū)蟲試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，法尼醛的效果最好，而且它不用有機(jī)溶劑就能溶解，比其他兩個(gè)更適合往下開發(fā)。
法尼醛本身不溶于水，穩(wěn)定性也差，直接噴到葉子上還會(huì)把葉片燒壞。團(tuán)隊(duì)就用吐溫80做乳化劑，通過超聲波分散的辦法做出了法尼醛納米乳劑。他們試了不同濃度的吐溫20、40、60和80，發(fā)現(xiàn)7%的吐溫80配出來的納米乳劑顆粒最小，在低溫和高溫環(huán)境下放上一陣子也還是很穩(wěn)定。這種納米乳劑噴到黃瓜葉片上能迅速鋪展開，接觸角從水的87度降到了43度，粘附力也大大增加了。經(jīng)過一系列稀釋試驗(yàn)，0.33克每升的濃度被定為最佳工作濃度。用這個(gè)濃度處理葉片24小時(shí)后，能殺死74.9%的蚜蟲，同時(shí)不會(huì)影響黃瓜葉片的光合作用。凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度都和沒處理的葉片沒有差別。葉綠素?zé)晒獬上竦慕Y(jié)果也證明了，這種納米乳劑不僅自己不傷葉片，還能緩解蚜蟲取食帶來的葉綠體功能損傷。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究了法尼醛納米乳劑是如何殺死蚜蟲的，他們處理蚜蟲6小時(shí)后做了轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)蚜蟲體內(nèi)的解毒相關(guān)基因被激活了，比如谷胱甘肽代謝和色氨酸合成這些通路都上調(diào)了。而脂肪酸合成和三羧酸循環(huán)這些跟生長繁殖有關(guān)的通路則被明顯降低了。也就是說，蚜蟲的能量被優(yōu)先調(diào)去應(yīng)對脅迫，顧不上發(fā)育和繁殖了。此外，這種納米乳劑對蚜蟲的天敵瓢蟲和草蛉幾乎沒有殺傷作用，對土壤里的蚯蚓也屬于低毒級別。在田間使用濃度下，它對人肝臟的庫普弗細(xì)胞也沒有明顯的毒性。除了蚜蟲，它還能對付棉鈴蟲、煙粉虱、稻縱卷葉螟和赤擬谷盜等多種農(nóng)業(yè)害蟲。這項(xiàng)研究把野生植物資源挖掘、納米劑型優(yōu)化和生物活性驗(yàn)證串成了一條完整的技術(shù)鏈條，為今后開發(fā)綠色生物農(nóng)藥提供了一個(gè)可借鑒的理想思路。
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