一种新的农业害虫防治方法有一天可能会扎根——用更少的农药有针对性地治疗地下深处的农作物感染。

加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了由植物病毒制成的纳米颗粒，可以将农药分子输送到以前无法到达的土壤深处。这一进展可能有助于农民有效地对抗困扰作物根区的寄生线虫，同时最大限度地降低成本、农药使用和环境毒性。

控制根部损伤线虫引起的侵染长期以来一直是农业中的一个挑战。原因之一是，用于对抗线虫的杀虫剂类型往往会附着在土壤表层，使其难以到达线虫肆虐的根部。因此，农民经常使用过量的农药，并用水将农药冲洗到根部区域。这可能导致土壤和地下水污染。

为了找到更可持续、更有效的解决方案，由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程教授、纳米免疫工程中心创始主任NicoleSteinmetz领导的团队开发了可以将农药分子输送到深处的植物病毒纳米粒子进入土壤，准确地定位在需要它们的地方。发表在NanoLetters上的一篇论文详细介绍了这项工作。

斯坦梅茨的团队从纳米医学中汲取灵感，纳米粒子被用于靶向药物输送，并将这一概念应用于农业。针对不同应用重新利用和重新设计生物材料的想法也是加州大学圣地亚哥分校材料研究科学与工程中心(MRSEC)的重点领域，斯坦梅茨是该中心的联合领导者。

该研究的资深作者斯坦梅茨说：“我们正在开发一种精准农业方法，我们正在制造用于靶向农药输送的纳米颗粒。”“这项技术有望提高现场处理效果，而无需增加农药剂量。”

这种方法的明星是烟草温和的绿色花叶病毒，这是一种能够轻松穿过土壤的植物病毒。研究人员对这些病毒纳米颗粒进行了改造，去除了它们的RNA，使它们对农作物无感染性。然后，他们将这些纳米颗粒与水中的农药溶液混合并加热，通过简单的一锅合成，产生了充满农药的球形病毒样纳米颗粒。

这种一锅合成具有多种优点。首先，它具有成本效益，只需几个步骤和简单的纯化过程。斯坦梅茨指出，其结果是一种更具可扩展性的方法，为农民提供更实惠的产品铺平了道路。其次，通过简单地将农药包装在纳米颗粒内，而不是将其化学结合到表面，该方法保留了农药的原始化学结构。

研究第一作者AdamCaparco表示：“如果我们使用传统的合成方法，将农药分子与纳米粒子连接起来，那么我们本质上就会创造出一种新的化合物，这种化合物需要经过全新的注册和监管审批程序。”，斯坦梅茨实验室的博士后研究员。

“但由于我们只是将农药封装在纳米粒子内，因此我们不会改变活性成分，因此我们不需要获得新的批准。这可能有助于加快这项技术向市场的转化。”

此外，烟草温和绿色花叶病毒已获得美国环境保护署(EPA)批准用作除草剂，以控制一种名为热带苏打苹果的入侵植物。现有的批准可以进一步简化从实验室到市场的路径。

研究人员在实验室进行了实验，以证明他们的农药纳米粒子的功效。纳米粒子通过土壤柱浇水，并成功地将农药输送到至少10厘米的深度。从土壤柱底部收集溶液，发现含有农药包装的纳米颗粒。当研究人员用这些溶液处理线虫时，他们消灭了培养皿中至少一半的线虫。

虽然研究人员尚未在潜伏在土壤下的线虫上测试纳米粒子，但他们指出这项研究标志着向前迈出了重要一步。

卡帕尔科说：“我们的技术使得能够在土壤中使用用于对抗线虫的杀虫剂。”“这些农药本身无法渗透土壤。但有了我们的纳米颗粒，它们现在具有土壤流动性，可以到达根部，并有可能杀死线虫。”

未来的研究将涉及在实际受感染的植物上测试纳米颗粒，以评估其在现实农业场景中的有效性。斯坦梅茨的实验室将与美国园艺研究实验室合作进行这些后续研究。她的团队还制定了行业合作伙伴计划，旨在将纳米粒子推向商业产品。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：