近日，植物保护学院/绿色农药全国重点实验室硕士生杜澎锐，在国际知名刊物Chemical Engineering Journal(1区，影响因子13.3)，发表了题为“pH/Enzyme-responsive nanocarrier pesticide delivery system: Realizing targeted release in pest gut for enhanced Apis cerana safety” 的研究论文。
该研究基于草地贪夜蛾和中华蜜蜂肠道pH和消化酶活性差异，构建了一种生物基聚合物纳米颗粒(IDC@ZOC NPs)，实现茚虫威(IDC)在草地贪夜蛾幼虫肠道选择性释放，显著提高了茚虫威对草地贪夜蛾的杀虫活性，在蜜蜂肠道不释放或少释放，提高了对蜜蜂的安全性。
IDC@ZOC纳米颗粒的平均粒径为170.9nm，具有pH/蛋白酶的双重响应特性。草地贪夜蛾取食玉米，并具有自残特性，肠道中胰蛋白酶/糜蛋白酶活性较高，在草地贪夜蛾肠道(pH 8.0–10.0)中，碱性条件下纳米颗粒空间网络结构膨胀，胰蛋白酶/糜蛋白酶进入网络间隙，通过酶解作用，纳米颗粒解体并释放茚虫威(IDC)，从而表现出良好杀虫活性；蜜蜂取食蜂蜜和糖，肠道中胰蛋白酶/糜蛋白酶含量少，活性低，在蜜蜂肠道环境(pH 4.5–6.5)中，纳米颗粒缩小并聚集，胰蛋白酶/糜蛋白酶不进入纳米颗粒网络间隙，纳米颗粒不被酶催化解体，茚虫威(IDC)被纳米颗粒笼锁，释放量少，从而降低了对蜜蜂的毒性。IDC@ZOC NPs对草地贪夜蛾幼虫的毒力为IDC WP的1.9倍，损害了幼虫中肠，影响了幼虫生长发育及氧化应激酶活性，幼虫肠道中DCJW(茚虫威代谢物)含量显著增加；对中华蜜蜂工蜂的毒性降低了3.09倍，显著减少了对蜜蜂生长和发育的影响。该研究构建了一种在草地贪夜蛾和蜜蜂间选择性递送释药的纳米农药系统，为有害生物综合防治提供了一种农药创制新思路。
IDC@ZOC NPs在胰蛋白酶/糜蛋白酶作用下的崩解
植物保护学院硕士生杜澎锐和广东省农科院果树研究所副研究员邵雪花为论文的共同第一作者，张志祥教授和张佩文博士后为论文的共同通讯作者。该述研究得到了国家重点研发计划(2023YFD1701103))和广东省重点研发计划(2023B0202080001)的项目资助。
相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158419
文图/植物保护学院