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《植物病毒可充当农药“搬运工”》

  • 来源专题：农业立体污染防治
  • 编译者： 季雪婧
  • 发布时间：2019-06-14

  • 美国研究人员最新发现，植物病毒可充当纳米粒子载体，有效将杀虫剂输送到土壤深处，杀死危害植物根系的害虫，降低对环境的毒害。这项研究有助开发高效率，对环境危害小的除虫技术。杀虫剂不易渗透到土壤深处，杀死危害植物根系的害虫，为有效除虫，农民往往大量喷洒，导致土壤中杀虫剂残留严重，并深入地下水中。用纳米粒子将杀虫剂运载到土壤深处，可大幅减少杀虫剂用量。加利福尼亚大学圣迭戈分校和凯斯西保留地大学的研究人员用多种生物纳米粒子与杀虫剂结合进行实验。结果显示，烟草轻型绿花叶病毒可轻而易举地渗入土壤，最大深度达30厘米；豇豆花叶病毒也能到达30厘米深的土壤，但运载杀虫剂的能力较弱；而酸浆花叶病毒只能到达土壤4厘米深处，因此，可用于运载除草剂。研究人员解释称，这要归功于纳米颗粒的几何结构和表面化学。例如，烟草轻型绿花叶病毒具有管状结构，可部分解释为什么其比大多数球形纳米颗粒走得更远。此外，其表面化学性质比合成颗粒更多样，导致其与土壤的相互作用不同。至于安全性方面，烟草轻型绿花叶病毒对番茄、茄子等茄科植物有害，但对许多其他农作物无害。而且，该病毒只能通过植物直接接触传播，不通过空气传播，因此，不会对喷洒范围以外的田地造成污染。

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相关报告

  • 《传统农药改造必须沿着环保型发展之路-轻装无毒农药》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：金慧敏
    • 发布时间：2015-01-22
    • 传统农药改造必须沿着环保型发展之路进行做到四要：一要比重小、纯度高、超低用量;二要高选择性;三要剂型轻便(如胶囊、晶体、可溶性粉剂、片剂)对人体健康及植物生长绝对安全;四要无毒、无味、无公害。轻装无毒农药是一种通过绿色工艺流程生产出来的、用来影响和调控植物生长发育或繁殖特殊功能的活性分子。它不具备杀虫、杀菌作用，不含激素成分，但可以抑制植物表面病原扩散，诱导常规农药、肥料提高其效果，物理调节和保护植物生态生长。促进果实良性发育，稳产、高产。符合传统农药改造“四要”标准，是未来农药发展的航标，它的出现将逐步取代传统农药。 近年来，一批通过绿色工艺流程生产出来的轻装无毒农药相继诞生，如新高脂膜、壮果蒂灵、促花王3号、葡萄壮蒂灵、护树大将军、免套膜袋、花朵壮蒂灵、根施通、药材壮茎灵、壮穗灵、药材根大灵、辣椒壮蒂灵、蔬菜壮茎灵、菜果壮蒂灵、植物光合营养膜肥、植物电子肥、果树刷身精灵、植物细胞免疫因子、果实芳香因子、植物冬眠乐、智控促花王精品等悄然投放市场，赢得了广大农民用户和农业技术工作者的高度关注和应用。 轻装无毒农药第一是改变了人们对农药的认识。一提到农药，人们的第一反应是有毒，对人体有害。农村因误食农药而造成伤害的事件屡见不鲜。轻装无毒农药是一种表面活性剂，不含任何农药、化肥成分，可以做到完全无毒，对人体健康绝对安全。第二是创新农药生产理念。植物全周期裸体生长在自然环境中，容易感染上各种病毒细菌，遭受各种机械损伤，如果像人一样，给植物穿上一件外衣，将会减少这些伤害。轻装无毒农药代表—新高脂膜(粉剂)的出现填补了这个空白。它是一种高分子无毒成膜剂，喷涂植物表面可迅速形成柔性透明保护膜，不会影响植物正常的光合、呼吸、新陈代谢，阻止外界对植物体的各种损伤，改变植物全周期裸体生长习惯。第三，轻装无毒农药打破了农药生产常规理念，为新型农药的研制提供了依据，是农药生产领域的探路者。第四，轻装无毒农药节约物流成本。传统农药多为溶剂型，提前装好封瓶，运输成本较大。其中大部分是运输违禁品，不能通过空运。有时候往往因为农药的生产地与使用地水质方面的差异，导致药效难以很好发挥，不得已从农药生产地运水，进一步加剧了物流费用。轻装无毒农药是一种经绿色工艺生产出来的纯药效化学物质，不含任何液体成分，用户可以充分利用当地的水源，自行配置。这样就提高了运输效率，节约了物流成本。
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  • 《前沿：谈纳米技术在植物源农药中的应用》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2019-11-27
    • 生物碱、酚类、萜类化合物是比较常见的植物次生代谢产物，他们大多分布于植物组织中，对植物具有重要的保护作用。 现代农业对植物源农药有了新要求 随着人口的逐渐增长、科学的进步，为了满足人们对粮食，蔬果的大量需求，成本更低、防效更好的化学农药逐渐占据了主导地位。从半个多世纪的化学农药发展历史来看，无数事实可以证明化学农药在控制农作物病虫草鼠危害、保证农业丰收方面起着任何别的措施不能代替的重要作用。 据国际权威人士估计，如果停止使用化学农药，农作物将减产30%。在中国，这意味着将有3.5亿人挨饿。农场如果停止使用化学农药，水果将减产78%，蔬菜减产54%，谷物将减产32%。 但是，使用化学农药对人类也确实存在直接的或潜在的负面影响。长期过度使用化肥会使农田的土壤板结施肥的效果下降最终又带来农产品的品质下降；过度使用农药会使农产品农药残留量增加，进而危害人类将康。植物源农药的活性成分是自然存在的物质，主要由C、H、O 等元素组成，来源于自然，环境相容性好。在长期的进化过程中已形成了其顺畅的代谢途径，不会污染环境。不仅具有杀虫、杀菌活性，还兼有调节植物生长、诱导免疫、肥效、保鲜作用，且作用方式多样。从作用方式来看，一般对害虫是胃毒作用或特异性作用，少为触杀作用，因此对天敌等非靶标生物是相对安全的。并且往往含有数种有效成分，且作用机制与一般化学农药不同，不易使有害生物产生抗药性。但是植物源农药的使用上也会面临一些新的困难，由于其来源特殊，成分十分的复杂，会出现诸如制剂困难，稳定性差、容易分解等影响药效的问题。现代农业对植物源农药有了更多新的要求。 植物源农药中的一种新技术 纳米技术在植物源农药上的应用纳米材料是一种小于100 nm的结构或物质，其拥有多种其他材料所不具备的优异特性。纳米材料与植物源农药的结合，可以增强药物进入靶生物体内的能力，能够提高农药的稳定性并产生新的控释作用。纳米制剂可改善天然产品的稳定性和有效性，具有控制活性化合物释放到靶生物体的能力，然后控制小分子物质释放到作用部位。他们还可以减少杀虫剂对非靶生物的不良毒副作用、提高杀虫剂的稳定性、保护其活性成分不被微生物降解。 1. 纳米印楝素颗粒 印楝树衍生物在农业上广泛用于防治昆虫、线虫、真菌和细菌。但是，印楝素对温度和光敏感以及易被微生物降解等都会迅速使其失去活性。Riyajan 等开发的涂有天然橡胶的网状海藻酸钠与戊二醛胶囊剂，比无橡胶覆盖的微胶囊释放更慢。在相同时间内(24 h)，无橡胶覆盖的纳米胶囊的释放率是100%，而涂有橡胶的纳米胶囊释放率是80%。Forim开发了一种含有印楝素的聚ε-已内酯纳米颗粒以及该系统所用的喷雾干燥粉末的新制备技术。通过测试发现纳米印楝素颗粒封装效率达到98%。在电子显微镜下，观察到的颗粒呈球形形态，表明活性成分是由于聚合物链的松弛或聚合物被破坏而被释放。大大提高了印楝素在紫外线辐射下的稳定性和水溶性。用纳米印楝素颗粒(5000 mg/kg)处理小菜蛾，其死亡率为100%。Costa 等制备了不同的含印楝素的剂型(纳米胶囊、微胶囊、浓缩乳状液)，并在紫外线的照射下观察制剂的稳定性。结果发现纳米制剂比商业产品稳定性更高，未封装的化合物在七天内完全降解，而封装的印楝素14 天只降解了20%。 2. 纳米鱼藤酮颗粒 鱼藤酮是一种植物源杀虫剂，存在于豆科鱼藤酮属植物的根或根茎中。由于鱼藤酮在紫外线下易降解、对鱼类的毒性强、水溶性低等原因限制了其在农业上的应用。Lao制备和表征两性分子衍生物N(18 醇-1-环氧丙基醚)-O-壳聚糖硫酸盐作为鱼藤酮的载体。并成功的将鱼藤酮杀虫剂封装在浓度为26 mg/mL 的纳米胶束中，使其水溶度提高了13,000 倍。封装的鱼藤酮，150h 后释放约70%，230 小时候达到最大释放，而未封装的鱼藤酮，9 h 后释放70%，27 h 达到最大释放。Martin 等利用超临界辅助雾化技术对三种类型的聚合物（聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠）进行了测试。包封率最好的是由海藻酸钠/鱼藤酮(100%)和聚乙二醇/鱼藤酮(98%)所组成的系统。 3. 纳米大蒜精油颗粒 Yang等用聚乙二醇纳米颗粒作为大蒜精油的载体，采用熔融法制备纳米颗粒，包封率为80%。精油封装时其活性成分没有显著变化。5 个月后，该制剂对甲虫成虫有80%的杀虫效果，单独使用大蒜精油，效果只有11%。 纳米植物源农药的发展前景 先进的纳米技术将会把植物源农药引领到一个全新的高度，纳米技术能够彻底解决植物源农药现存的低稳定性、高挥发性、热分解性等问题，具有良好的发展前景，新技术的研发和推广将更进一步缓解化学农药对环境和人类自身带来的不利影响。相信在不久的将来，植物源农药与纳米技术相结合的优势商业产品就会出现，加速淘汰污染严重的普通化学农药。
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