近日，我院在Environmental Science: Nano在线发表了题为“Construction of a nontoxic nano-pesticide toward natural predator for perfect cooperative pest management: An innovative strategy for pesticide reduction” 的研究论文。该研究使用阳离子星形聚合物(SPc) 制备纳米农药，与捕食性天敌蠋蝽Arma custos共同施用，成功建立了纳米农药与天敌协同控害新技术。

化学农药的不科学使用对生态系统和人类健康产生了诸多不利影响，严重阻碍了农业的可持续发展。近年来环境友好型害虫防控技术需求日益增长，天敌生物防治已成为害虫可持续治理的重要措施之一，纳米农药也因其优越的物理和化学特性而备受关注，而纳米农药与捕食性天敌的协同应用有望建立一种新型的害虫绿色防控技术，助力农药减量控害。研究团队首先评估了星形阳离子聚合物（SPc）对蠋蝽的生物毒性。在工作浓度下，SPc对蠋蝽没有任何负面作用，但在极高浓度下，饲喂SPc可导致若虫死亡，致死中浓度(LC₅₀) 值为14.75 mg/mL（图1）。RNA-seq分析表明，极高浓度的SPc会增强蠋蝽若虫细胞的胞吞胞吐作用，造成细胞膜损伤，同时打破了能量合成与代谢的平衡，最终导致若虫死亡。

图1 纳米载体对蠋蝽的生物毒性评估

团队前期研究发现SPc可以作为农药助剂，与多种农药进行自组装，打破其在溶液中形成的团粒结构，实现药剂纳米化。研究团队选取四唑虫酰胺作为供试药剂。SPc可以通过氢键和范德华力与其进行自组装，并将农药粒径缩小至纳米级。制备的纳米农药对斜纹夜蛾的生物活性显著提高，校正死亡率提升了约30%。

图2 纳米载体与四唑虫酰胺结合及ITC示意图

研究还发现，蠋蝽对活体斜纹夜蛾表现出很强的捕食选择性，可以减少蠋蝽的农药暴露风险，同时制备的纳米农药并未对蠋蝽表现出任何负面影响。因此，这种环境友好型纳米农药与捕食性天敌的协同控害技术，可以提高控害效能并进一步减少农药的使用量（图3）。此外，团队还在另外一种捕食性天敌益蝽Picromerus lewisi上进一步的验证了该协同控害技术的安全性和控害效果，相关研究成果以“Perfect cooperative pest control via nano-pesticide and natural predator: high predation selectivity and negligible toxicity toward predatory stinkbug”为题，近期发表在Chemosphere。

图3 纳米农药与蠋蝽联合控害技术

中国农业大学植物保护学院博士生吴尚远和蒋沁宏为共同第一作者，李虎教授和闫硕副教授为该论文的共同通讯作者。中国农业大学植物保护学院沈杰教授、宋凡副教授，北京化工大学尹梅贞教授等专家参与了研究。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D4EN00060A

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141784

责任编辑 闫宇函