近日，我校绿色农药全国重点实验室、植物保护学院徐汉虹教授/张志祥教授团队在绿色精准农药研究发表系列高水平SCI论文，包括1篇ACS NANO(1区TOP期刊，IF=17.1)、1篇Journal of Hazardous Materials(1区TOP期刊，IF=13.6)、1篇Journal of Cleaner Production(1区TOP期刊，IF=11.1)、2篇Science of the total environment(1区TOP期刊，IF=9.8)、1篇Nano Research（2区TOP期刊，IF=9.9）、2篇ACS Applied Materials & Interfaces(2区TOP期刊，IF=9.5)、4篇International Journal of Biological Macromolecules(1区TOP期刊，IF=8.2)、5篇Journal of Agricultural and Food Chemistry(1区TOP期刊，IF=6.1)、3篇Journal of Pest Science(1区TOP期刊，IF=4.1)、7篇Pest Management Science(1区TOP期刊，IF=4.1)、1篇Pesticide Biochemistry and Physiology(1区TOP期刊，IF=4.7)及1篇Industrial crops & products(1区TOP期刊，IF=5.9)。
在ACS NANO上发表题为“Pectin-coated iron-based metal-organic framework nanoparticles for enhanced foliar adhesion and targeted delivery of fungicides”的研究论文(论文链接：https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-QTCIQKEGP6JWRFNXA2DR)。该研究利用果胶与细胞壁的亲和性，基于晶体生长理论和受控成核方法构建了一种活性氧和果胶酶响应的铁基金属有机框架的纳米递送系统(TF@Fe-MOF-PT NPs)。体外杀菌活性表明TF@Fe-MOF-PT NPs通过破坏菌丝线粒体，引起氧化损伤和能量代谢中断来抑制菌丝生长，并通过抑制菌丝核形成来降低致病性和再感染潜力。果胶的引入增强了TF@Fe-MOF-PT NPs在水稻叶片表面的润湿和粘附性能，从而提高了农药在叶片上的滞留性。更重要的是，TF@Fe-MOF-PT NPs在水稻植株内表现出良好的自下而上和自上而下的双向运输，促进了农药分子在植株内的靶向传递。在温室试验中，TF@Fe-MOF-PT NPs显著增强了对水稻纹枯病的防治效果，并且减少了噻呋酰胺对水稻生长的影响。总之，研究结果表明TF@Fe-MOF-PT NPs可作为一种高效的农药纳米递送系统，在植物体内实现智能释放，并应用于病虫害的可持续防治。论文第一作者为博士研究生杨留鹏，徐汉虹教授和张志祥教授为通讯作者。
在Journal of Hazardous Materials上发表题为“Metabolomics and mass spectrometry imaging reveal the chronic toxicity of indoxacarb to adult zebrafish (Danio rerio) livers”的研究论文(论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131304)。该研究展示了综合代谢组学和质谱成像(MSI)方法来研究环境相关浓度的茚虫威对成年斑马鱼肝脏的慢性暴露毒性。结果表明，茚虫威处理28天后，斑马鱼的运动行为受到影响，过氧化氢酶(CAT)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性显著升高。斑马鱼肝脏病理分析也显示出现空化和病理反应。代谢组学结果表明，茚虫威可显著影响斑马鱼肝脏代谢途径，如三羧酸(TCA)循环和多种氨基酸代谢。MSI结果揭示了斑马鱼肝脏中参与这些代谢途径的关键代谢物的空间分布差异。MSI和代谢组学综合结果表明，茚虫威毒性源于代谢途径紊乱，导致肝脏解毒能力下降。这些发现将促进目前对农药风险和斑马鱼肝脏代谢紊乱的认识，为杀虫剂对水生生物的环境风险评估提供新见解。论文第一作者为硕士研究生马连连，伍欣宙副教授和徐汉虹教授为通讯作者。
在Journal of Cleaner Production上发表题为“Enhanced fungicidal activity and mechanism of pyraclostrobin nanoparticle with reactive oxygen species responsiveness against Rhizoctonia solani”的研究论文(论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138494)。该研究通过纳米自沉淀方法，将4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯与β-环糊精结合，构建了一种对ROS响应的吡唑醚菌酯(PYR)纳米颗粒(OxbCD NPs)。水稻感病部位产生大量ROS，促发PYR@OxbCD释放吡唑醚菌酯，增强了吡唑醚菌酯对水稻纹枯病菌的抑制活性。PYR@OxbCD纳米制剂通过激活水稻防御系统，提高POD和CAT活性，促进防御相关基因表达，提高水稻对病原菌抗病性。吡唑醚菌酯在PYR@OxbCD纳米颗粒中缓慢释放，显著减少了农药对水稻农田系统微生物种群的影响。该研究表明刺激响应性纳米农药在植物病虫害管理工作中的潜在应用，为农药的可持续病害虫防控提供理论基础。论文第一作者为博士研究生张宁，徐汉虹教授和张志祥教授为通讯作者。
在Science of the total environment上发表题为“Long-term toxic effects of iron-based metal-organic framework nanopesticides on earthworm-soil microorganism interactions in the soil environment”的研究论文(论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170146)。该论文研究了负载虫螨腈的铁基金属有机框架材料(CF@MIL-101-SL)在滤纸和土壤环境中对蚯蚓的毒性以及纳米农药-蚯蚓-玉米田土壤微生物系统相互作用的潜在机制。在接触滤纸试验中，CF@MIL-101-SL对蚯蚓的毒性高于虫螨腈的商品悬浮剂，反之，在土壤环境中，CF@MIL-101-SL对蚯蚓的毒性较小。在土壤环境中，与商品悬浮剂相比，CF@MIL-101-SL处理减少了蚯蚓体内的氧化应激和对解毒酶的抑制，并减轻了组织和细胞亚结构的损伤。CF@MIL-101-SL的长期处理改变了蚯蚓肠道和土壤中具有降解功能的微生物群落的组成和丰度，证实土壤微生物在降低CF@MIL-101-SL对蚯蚓的毒性方面发挥了重要作用。这项研究为纳米农药对土壤生物的生态风险提供了新的见解。论文第一作者为硕士研究生陈慧雅，张志祥教授和徐汉虹教授为通讯作者。
在Science of the total environment上发表题为“Nano-pesticide carrier O-Carboxymethyl chitosan is indigestible in Apis cerana cerana and affects intestinal flora”的研究论文(论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163769)。该论文研究了中华蜜蜂摄入O-羧甲基壳聚糖纳米颗粒(O-CMC-NPs)后的应激反应。其中高浓度O-CMC-NPs的施用增强了中华蜜蜂抗氧化和解毒酶的活性，1天后谷胱甘肽-S-转移酶的活性增加了54.43%~64.33%。由于O-CMC-NPs在酸性条件下聚集并沉淀，因此其在进入中华蜜蜂中肠后会沉积并粘附在肠壁上。同时，施用高浓度O-CMC-NP 6天后，中肠中的重要菌群Gillianella数量显着减少，而直肠中的Ifidobacteria和Lactobacillus的丰度显着增加。以上试验结果表明，摄入高浓度的O-CMC-NPs会引起中华蜜蜂的应激反应，并影响关键肠道菌群的相对丰度，这可能对蜂群构成潜在风险。论文第一作者为博士研究生李胜男，张志祥教授为通讯作者。
在Nano Research上发表题为“Plasmonic polydopamine-modified TiO2 nanotube substrates for surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging”的研究论文(论文链接：https://doi.org/10.1007/s12274-022-4924-z)。该研究构建了一种适用于双极性分子质谱检测的SALDI芯片（AuNP-hPDA-TDNT），通过在TiO2纳米管（TDNT）阵列基底材料表面进行金纳米颗粒（AuNP）和疏水聚多巴胺（hPDA）改性。当AuNP和TiO2半导体结合时，TiO2纳米管和AuNPs之间可通过肖特基结（Schottky junction）促使载流子分离，有助于芯片表面快速的电荷转移，从而增强分析物的电离。因此，基于AuNP-hPDA-TDNT材料的SALDI离子源在对多种小分子代谢物和农药分子的双极性检测中表现出了优越的性能，大幅降低了背景干扰和检测限。由于其独特的组织压印和印迹能力， 成功实现了琴叶珊瑚花瓣、银杏叶片、草莓果实、指纹及其污染物和鼠脑中各种小分子代谢物和脂质的可视化成像，在生物科学领域具有广阔的应用前景。论文第一作者为硕士研究生陈东和杜明义，伍欣宙副教授和徐汉虹教授为通讯作者。
在ACS Applied Materials & Interfaces上发表题为“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”的研究论文(论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c07598)。该研究成功制备了铁基金属有机框架纳米颗粒与木质素磺酸钠化学交联的pH/漆酶双刺激响应的农药释放体系。生物活性分析表明负载虫螨腈的纳米颗粒(CF@MIL-101-SL NPs)增加了虫螨腈对草地贪夜蛾的毒性，引起围食膜破裂和中肠肿大。16S rRNA基因测序数据显示，CF@MIL-101-SL处理降低了草地贪夜蛾对农药和病原体的抗性，并通过重塑肠道菌群，影响了草地贪夜蛾的营养和能量利用。失调的微生物群落与破裂的围食膜相互作用，加剧了对宿主的伤害。非靶向代谢组学结果显示ABC转运蛋白可能是CF@MIL-101-SL对草地贪夜蛾毒性增强的潜在机制。该研究为纳米农药对昆虫的毒理学研究提供了有效的策略。论文第一作者为硕士研究生陈慧雅，张志祥教授和徐汉虹教授为通讯作者。
徐汉虹/张志祥教授团队长期致力于绿色农药研究，近年来，团队在红火蚁和草地贪夜蛾等重大入侵害虫可持续控制及对非靶标生物安全评价等研究方面取得了系列重要成果，在绿色农药新产品与应用新技术方面取得突出进展，为农药新产品研究与农业有害生物防控提供了新思路，新技术与新方案，为加速绿色精准农药产业化进程提供了技术支撑。相关研究得到了国家重点研发计划(2023YFD1701103)、国家自然科学基金(No.32001967)、广东省重点领域研发计划项目(No.2023B0202080001)、广东省自然科学基金项目(No.2022A1515011385、No.2023A1515030241)、广东省现代农业产业技术创新团队专项资金(No.2023KJ122)等项目资助。
文图/植物保护学院