柏连阳院士团队成功研发新型水稻田除草剂安全剂

近日，柏连阳院士团队在国际权威期刊《Advanced Functional Material》（5年影响因子19.6）发表了一篇题为“A novel salicylic rice safener fulfilled through supramolecular capsulation”的研究论文。这项研究提出了一种基于天然产物开发稻田除草剂安全剂的新模式，并成功合成了一种名为3-硝基水杨酸-苦参碱有机离子盐（简称MNS）的物质。MNS通过激活水稻中的谷胱甘肽解毒路径，有效地缓解了酰胺类除草剂丙草胺对水稻造成的伤害，这为安全剂的研发提供了一个新的有效途径。值得注意的是，《Advanced Functional Material》首次刊登了有关安全剂的研究。

该研究采用一步绿色合成工艺，基于单体3-硝基水杨酸和苦参碱合成了新型的水稻除草剂安全剂MNS。作为水杨酸类安全剂的一个有潜力的替代品，MNS形成了有机离子盐结构，在溶解性和细胞穿透性方面较其单体形式及市面上常见的解草啶有了显著提升。更重要的是，MNS能够精准地激活水稻内部的谷胱甘肽解毒路径，展现出更佳的解毒效果。为了进一步优化这一成果，研究人员将MNS封装于超分子载体羟丙基-β-环糊精中，制备出了纳米制剂MNS@HBPCD。这种做法不仅大幅提升了MNS的溶解度和稳定性，还增强了水稻细胞对其的吸收效率，为实际应用奠定了基础。田间试验表明，与解草啶相比，MNS@HBPCD在保护水稻免受丙草胺损伤方面表现优异，可以显著提高秧苗数量、株高、根长、鲜重以及最终产量，同时不影响丙草胺的除草效果。此外，MNS@HBPCD在环境友好性方面也表现出色，对斑马鱼胚胎、HepG2细胞和HaCaT细胞的毒性明显低于解草啶，体现了其绿色环保的特点。这项研究为高效、环保的安全剂研发提供了新思路，有望促进农业的可持续发展。

图1  MNS@HBPCD的制备流程及其缓解丙草胺对水稻药害的作用机制示意图

该研究论文的第一单位为湖南省农业科学院，第一作者为邓希乐研究员，论文的通讯作者为柏连阳院士、哈尔滨工业大学（深圳）张嘉恒教授、中国科学院董智超研究员。本研究得到了国家自然科学基金、广东省重点研发计划项目、荷尖人才项目等经费的资助。