蛇床子素+纳米载体农药——高效防治病虫害，助力草莓绿色生产

有机农业作为传统农业更可持续的替代，显示更高的生物多样性、改善的土壤和水质、更高的盈利能力，以及含有更少或不含农药残留的同等或更多营养食品等许多优势。草莓是一个重要的全球种植的水果，白粉病、蚜虫和螨虫等许多植物病虫害造成了草莓生产重大损失。合成农药对许多物种有毒并在环境中积累，植物农药是可持续农业的良好替代品。

蛇床子素是一种天然的类香豆素化合物，具有显着的抗炎、抗骨质疏松、抗老年痴呆症、抗肿瘤药等功能。同时，由于蛇床子素对人类健康和环境的风险较小，它在中国长期被用作抗植物病原体和害虫的抗真菌剂、杀幼虫剂和驱虫剂。在中国蛇床子素已被授权控制防治白粉病、灰霉病、害螨、蚜虫、蓟马，是一种完美的同时防治植物病虫害的植物源农药。然而，大多数植物源农药在病虫害防治方面存在起效慢、持效期短的局限性。蛇床子素的杀虫活性远不能与传统农药相媲美，其利用效率有待进一步提高以满足实际需求。

具有良好生物相容性的纳米载体已广泛应用于促进药物跨细胞膜转运用于疾病治疗。与医药类似，近年来一些纳米颗粒被用于构建农药输送系统，活性成分(AI)的控制释放对于获得最大的生物功效和减少对环境的负面影响尤为重要。大多数传统农药的活性成分是疏水性的，可以将活性成分包裹在纳米粒子中或附着在纳米粒子的外围基团上，从而增加活性成分的分散性和润湿性，提高活性成分对恶劣环境条件的稳定性。

纳米技术与植物源农药相结合，有望克服目前有机农业病虫害防治的瓶颈，提高SPc输送的蛇床子素的利用效率，满足草莓可持续生产病虫害防治的需要。本研究以探索同时防治草莓病虫害的绿色农药为目标，通过简单反应合成了一种生产成本低的星形聚合物（SPc）作为农药纳米载体。SPc通过静电相互作用和疏水缔合快速与蛇床子素复合，从而将蛇床子素的粒径减小至纳米级（17.66 nm）。在 SPc 的帮助下，更多纳米尺寸的蛇床子素通过内吞作用被输送到细胞质中，从而增强了对昆虫细胞的细胞毒性。作为绿色植物源农药，蛇床子素/SPc复合物对主要草莓害虫（青桃蚜和二斑叶螨）和病害（白粉病）的防治效果得到提高，满足了草莓病虫害防治及草莓的可持续生产的需要。同时，SPc的引入不仅提高了植物的吸收，而且由于较高的降解率还减少了蛇床子素的残留。此外，蛇床子素/SPc 复合物的应用对草莓果实品质和非目标捕食者没有影响。本研究第一次成功通过一种基于纳米颗粒递送植物农药的杀虫剂同时控制植物病虫害实现可持续农业。

图1. 蛇床子素/SPc复合物(A)和SPc(1 mM)的ITC滴定到蛇床子素溶液(0.138 mM) (B)中的示意图。

图 2. 蛇床子素/SPc复合物和商业蛇床子素对绿桃蚜虫 (A) 和二斑叶螨 (B) 的毒性。红色圆圈表示死去的蚜虫或螨虫，黑色圆圈表示活的蚜虫或螨虫。在治疗后 24 小时记录死亡数。

图3. 蛇床子素/SPc复合物对抗温室草莓白粉病的CE。(A)草莓白粉病的典型迹象。(B,C)蛇床子素/SPc复合物一次施用[(B)短期效果]和三次施用[(C)长期效果] 后对抗草莓白粉病的 CE。每周喷洒一次蛇床子素/SPc复合溶液和蛇床子素溶液，持续3周，用水作为对照。

文章来源：

Yan S, Hu Q, Jiang Q, et al. Simple osthole/nanocarrier pesticide efficiently controls both pests and diseases fulfilling the need of green production of strawberry[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13(30): 36350-36360.