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针对豆花蓟马（BFT）高抗性引发的 “有毒豇豆” 问题，研究人员开发新型亲水 - 亲脂嵌段聚合物（HLDP），构建 SUL/HLDP/dsNrf2 纳米复合物。发现其显著抑制解毒基因表达与酶活性，提升杀虫活性，减少用药量，为抗药性治理提供新策略。
论文解读
在农业生产的舞台上，豆花蓟马（Megalurothrips usitatus，BFT）宛如一个狡猾的 “破坏者”，凭借其极强的杀虫剂抗性，频繁引发 “有毒豇豆” 事件。这些事件不仅威胁着人类健康，还对蔬菜质量安全和社会经济环境造成持续负面影响。目前，传统杀虫剂的滥用导致 BFT 对多种杀虫剂如拟除虫菊酯、双酰胺、新烟碱类等产生了显著抗性，就连曾被寄予厚望的新型磺胺肟类杀虫剂磺胺氟（SUL），也面临着 BFT 高达 65 倍的抗性挑战。如何打破这一困局，成为农业领域亟待解决的难题。
为了攻克 BFT 抗性难题，中国农业大学三亚研究院、植物保护学院等机构的研究人员开展了一系列研究。他们聚焦于核因子红细胞 2 相关因子 2（Nrf2），这个在抗氧化反应和药物解毒中扮演关键角色的转录因子，试图通过抑制其功能来降低 BFT 的解毒能力，增强其对杀虫剂的敏感性。研究团队成功开发出一种自组装多组分 RNA 纳米生物农药 ——SUL/HLDP/dsNrf2 复合物，并对其作用机制、性能及应用效果进行了深入探究。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上，为农业害虫抗药性治理提供了全新的思路和方法。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用 RNA 干扰（RNAi）技术抑制 nrf2 基因表达，通过 RNA-seq 分析和酶活性测定探讨 nrf2 对解毒基因的调控作用；运用 pET28-BL21（DE3）RNase III - 表达系统合成 dsNrf2；借助等温滴定量热法（ITC）、琼脂糖凝胶阻滞试验、超高效液相色谱（UPLC）、透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）等手段分析复合物的自组装机制、形态和粒径；通过接触角测量、表面张力分析、植物吸收实验等评估复合物的叶片粘附和吸收性能；在室内和田间试验中测定复合物的杀虫活性和防治效果。
研究结果
1. nrf2 对解毒基因表达的关键调控作用
通过 dsNrf2/HLDP 复合物处理 BFT 成虫，发现 nrf2 表达显著下调。RNA-seq 分析显示，nrf2 RNAi 导致 867 个基因下调，1125 个基因上调，差异表达基因（DEGs）富集于淀粉和蔗糖代谢、碳代谢、药物代谢等通路。关键解毒基因如细胞色素 P450（P450）、谷胱甘肽 S - 转移酶（GST）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）的表达和酶活性均被显著抑制，表明 nrf2 在 BFT 的解毒代谢中起核心调控作用。
2. SUL/HLDP/dsNrf2 复合物的自组装机制与特性
HLDP 通过氢键和范德华力与 SUL 自组装形成复合物，再通过静电作用结合 dsNrf2，最佳质量比为 SUL:HLDP:dsNrf2=14:69:17。复合物呈纳米级球形颗粒，粒径约 221.52 nm，具有良好的稳定性和分散性。Tindall 效应表明其形成胶体溶液，具备纳米级聚集特性。
3. 优异的叶片粘附与植物吸收性能
与单纯 SUL 相比，SUL/HLDP/dsNrf2 复合物在豇豆叶片上的接触角更小（32.72°），表面张力更低（44.18 mN/m），接触面积更大，保留量提高 2.36 倍，植物对 SUL 的吸收量增加 2.53 倍。荧光标记实验显示，复合物能有效促进 dsRNA 的植物吸收，扫描电镜观察表明其在叶片表面分布更均匀，粘附性更强。
4. 高效的体内外递送效率
荧光标记的 SUL/HLDP/dseGFP 复合物在 BFT 成虫和果蝇 S2 细胞中的荧光强度显著高于单独处理组，表明复合物能有效穿透生物屏障，实现 dsRNA 和杀虫剂的高效递送，提升细胞摄取效率。
5. 显著的杀虫活性与田间防治效果
室内试验表明，SUL/HLDP/dsNrf2 复合物通过浸叶法和饲喂法处理 BFT，48 h 死亡率分别达 72% 和 68%，显著高于 SUL 单独处理（53% 和 52%），协同增效比分别为 1.35–1.43 和 1.31–2.00，且达到相同杀虫效果的用药量仅为 SUL 的 50.14% 和 58.42%。田间试验显示，复合物在喷药后 7 d 的防治效果达 85.36%–89.89%，显著优于 SUL 单独处理，表明其在实际应用中的有效性和可行性。
研究结论与讨论
本研究揭示了 nrf2 在 BFT 解毒代谢中的关键调控作用，开发的 SUL/HLDP/dsNrf2 自组装多组分 RNA 纳米生物农药，通过抑制 nrf2 表达，下调解毒基因和酶活性，结合纳米载体的高效递送和粘附特性，显著增强了 BFT 对杀虫剂的敏感性。该研究为解决害虫抗药性问题提供了一种创新策略，展示了纳米技术与 RNAi 技术在农业害虫治理中的巨大潜力。然而，研究尚未涉及 BFT 抗性种群的验证，未来可进一步拓展其在不同抗性背景下的应用。这种基于纳米载体的基因与药物共递送系统，有望为其他害虫的抗药性管理提供通用模型，推动绿色农业和可持续害虫治理的发展。
