近期，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领域又有新进展。其研究结果分别发表在Chemical Engineering Journal(1区TOP期刊，影响因子15.1)和Journal of Cleaner Production(1区TOP期刊，影响因子11.1)上，为加速绿色精准农药产业化进程提供了技术支撑。
发表在Chemical Engineering Journal的论文题目为“Combined application of surfactants and iron-based metal-organic framework nanoparticles for targeted delivery of insecticides”。论文第一作者为硕士研究生陈慧雅，徐汉虹教授和张志祥教授为通讯作者。
该研究构建了一种向农作物嫩叶和有害生物为害部位靶向传递的纳米载药系统——负载虫螨腈（CF）的铁基金属有机骨架材料（CF@MIL-101-SL），有效增强了虫螨腈在玉米植株内的转运。含有表面活性剂的CF@MIL-101-SL溶液在玉米叶片上表现出优异的润湿、沉积和粘附性能。与传统的农药剂型相比，CF@MIL-101-SL的喷雾施用具有较高的初始沉积率、在嫩叶和老叶上的半衰期较长，并显着减少了农药向环境中的漂移。该研究强调了金属有机框架纳米材料在田间应用时与表面活性剂联合应用的必要性。此外，该纳米载药系统显著提高了草地贪夜蛾天敌——异色瓢虫幼虫的存活率，降低了虫螨腈对异色瓢虫生长和肠道损伤的影响。这些结果突出了金属有机框架递送系统在多维增强农药功效、持久性和安全性方面的优势，并提供了纳米递送系统的现场应用和环境风险的数据。
含有表面活性剂的CF@MIL-101-SL溶液在玉米老叶上的润湿性能展示
通过荧光示踪法验证CF@MIL-101-SL纳米颗粒在玉米中的双向易位能力
发表在Journal of Cleaner Production上的论文题目是“Enhancing the safety of a chitosan-based nanopesticide in zebrafish through interactions with water microorganisms”。论文第一作者为硕士研究生伍健，张志祥教授和张佩文博士后为通讯作者。
该文通过化学交联方法，成功制备了一种壳聚糖基纳米颗粒，将吡唑嘧菌酯（PYR）包载进壳聚糖纳米颗粒中，构建了一种壳聚糖基吡唑醚菌纳米颗粒（PYR@CS/O-CMC NPs）。研究发现，PYR@CS/O-CMC NPs可导致小球藻沉降，同时显著降低水体中PYR浓度。激光共聚焦显微镜与扫描电子显微镜能够观察到纳米材料向小球藻表面聚集，并使小球藻聚集成团。
小球藻的激光共聚焦显微镜及扫描电子显微镜观察图像
以小球藻吸附PYR@CS/O-CMC NPs并共同沉降降低培养基中PYR浓度为基础开展试验，选取池塘水（富含微生物）作为试验水系，检测在微生物的介导下，经PYR@CS/O-CMC NPs处理后池塘上覆水体中PYR的含量，并检测PYR@CS/O-CMC NPs对斑马鱼的急性毒性。结果表明，相较于PYR.S处理组，PYR@CS/O-CMC NPs处理组池塘上覆水中的PYR浓度明显降低，PYR@CS/O-CMC NPs对斑马鱼的安全性显著提高（在50.0 μg/L和100.0 μg/L处理组中，PYR.SC组斑马鱼的死亡率约为PYR@CS/O-CMC NPs组的10倍），且相较于PYR.SC组，PYR@CS/O-CMC NPs对斑马鱼鳃组织的影响较小。
PYR@CS/O-CMC NPs显著降低对斑马鱼急性毒性
该研究通过壳聚糖基纳米颗粒与微生物相互作用，使PYR@CS/O-CMC NPs和微生物共同沉降，PYR@CS/O-CMC NPs从上覆水中迁移到水底，导致上覆水中PYR含量降低，从而对上覆水中生存的鱼类等非靶标水生生物安全。该研究为壳聚糖基纳米农药在水体微生物介导下对水体非靶标生物的安全性提供了新的见解。
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。相关研究得到国家重点研发计划（2023YFD1701103）和广东省重点领域研发计划项目(2023B0202080001)的资助。
相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151193
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.141984
文图/植物保护学院