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  農(nóng)藥的廣泛使用雖然可以顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，但由于液滴漂移、生物降解等作用會(huì)造成超過(guò)90%的活性成分流失到周?chē)h(huán)境中。將農(nóng)藥包埋在控釋載體中是降低農(nóng)藥降解性和非靶標(biāo)毒性，提高農(nóng)藥的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)農(nóng)藥持續(xù)釋放時(shí)長(zhǎng)的一種有效措施。然而傳統(tǒng)的單一農(nóng)藥遞送系統(tǒng)無(wú)法控制多種害蟲(chóng)對(duì)作物的損害。這意味著在作物的生長(zhǎng)周期內(nèi)需要額外施用其他農(nóng)藥才能實(shí)現(xiàn)多蟲(chóng)害控制，此舉增加了人力、物力和時(shí)間成本。因此，根據(jù)作物生長(zhǎng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的病蟲(chóng)害，通過(guò)加載不同的農(nóng)藥組合，開(kāi)發(fā)基于多種農(nóng)藥以實(shí)現(xiàn)定期、定點(diǎn)和定量精準(zhǔn)遞送的控釋系統(tǒng)在發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)方面具有重要潛力。

  近日，廣西大學(xué)林寶鳳教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種以β-環(huán)糊精（β-CD）和海藻酸鈉（SA）為載體制備雙農(nóng)藥遞送系統(tǒng)（EB/β-CD/DNF/SA）的方法。其中，β-CD可以捕獲疏水性EB，SA和鈣離子用于封裝DNF和EB/β-CD包合物。研究結(jié)果表明，EB/β-CD/DNF/SA實(shí)現(xiàn)了高載藥量和對(duì)農(nóng)藥EB和DNF的動(dòng)態(tài)控釋。在37℃或pH=5.7條件下，DNF釋放更為顯著；而且該載體還表現(xiàn)出pH響應(yīng)和溫度響應(yīng)的釋放特性，能夠選擇性控制和協(xié)同抑制小菜蛾幼蟲(chóng)和蚜蟲(chóng)。通過(guò)LC₅₀結(jié)果可知，EB/β-CD/DNF/SA減少了實(shí)現(xiàn)相同殺蟲(chóng)效果所需農(nóng)藥EB和DNF的用量。此外，EB/β-CD/DNF/SA中EB和DNF的半衰期分別為13.03 h和11.24 h，比游離EB和DNF增加了2倍和2.5倍，證實(shí)了EB/β-CD/DNF/SA載體的優(yōu)異穩(wěn)定性。與未包封的農(nóng)藥相比，EB/β-CD/DNF/SA具有優(yōu)異的抗紫外降解性和良好的生物安全性，可以降低農(nóng)藥的降解和對(duì)非靶標(biāo)生物毒性，確保生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展。因此，本工作開(kāi)發(fā)的雙重農(nóng)藥動(dòng)態(tài)控釋系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)單一農(nóng)藥遞送系統(tǒng)的瓶頸，為控制農(nóng)作物復(fù)雜病蟲(chóng)害提供新策略。

  該工作以“Biosafe alginate-based dual-pesticides controlled release system for selective control of multiple pests”為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》。論文的共同通訊作者為廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院林寶鳳教授、廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院黃國(guó)煥副教授，共同第一作者為2023級(jí)碩士研究生羅淑文和2020級(jí)碩士研究生劉巖。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（22175045）、廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（2021GXNSFDA220005）和國(guó)家自然科學(xué)基金（22308068）的資助。

圖1 (a) EB/β-CD/DNF/SA凝膠顆粒(a1)和SA/β-CD凝膠顆粒(a2)的宏觀圖片；(b?c) EB/β-CD/DNF/SA(b1?c1)和SA/β-CD(b2?c2)的表面形貌SEM圖像；(d) EB/β-CD/DNF/SA (d1)和SA/β-CD (d2)的截面形貌SEM圖像。

圖2 (a) EB/β-CD/DNF/SA的農(nóng)藥負(fù)載量；(b) 不同材料的釋放行為；(c) pH變化下EB (c1)和DNF (c2)的累積釋放率和釋放速率(c3)；(d) 溫度變化下EB(d1)和DNF(d2)的累積釋放率和釋放速率(d3)。

圖3 (a-b) EB/β-CD/DNF/SA在紫外光照射下的抗光解能力；(c-d) EB/β-CD/DNF/SA一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合曲線

圖4 (a)不同濃度EB/β-CD/DNF/SA處理后的種子圖像；(b)種子發(fā)芽率；(c)幼苗萌發(fā)長(zhǎng)度；(d)幼苗生長(zhǎng)高度；（e-f）第30天水稻生長(zhǎng)照片。

圖5 EB/β-CD/DNF/SA混合毒性試驗(yàn)。(a)小菜蛾（a1）和蚜蟲(chóng)（a2）的照片；(b)EB對(duì)小菜蛾（b1）和蚜蟲(chóng)（b2）的死亡率；(c) DNF對(duì)小菜蛾（c1）和蚜蟲(chóng)（c2）的死亡率；(d)小菜蛾（d1）和蚜蟲(chóng)（d2）的24 h LC₅₀。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725055391