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基于植物精油纳米乳剂的绿色害虫防控策略:柑橘害虫Delottococcus aberiae的高效治理与环境友好型解决方案
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月23日 来源:Journal of Pest Science 4.3
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为解决合成农药带来的环境与健康风险,研究人员开发了以大蒜、丁香和桉树精油(EOs)为基础的高稳定性纳米乳剂(GNE/CNE/ENE),通过高压微流化技术实现200 nm级粒径和优异分散性。研究发现大蒜纳米乳剂(GNE)对入侵性柑橘害虫Delottococcus aberiae的24小时致死率达100%,且对天敌昆虫Cryptolaemus montrouzieri无毒性,同时激活植物防御基因(ICS2/NPR1/MYC2等),兼具直接杀虫与诱导抗性的双重功效,为可持续农业害虫治理提供新范式。
随着全球对化学农药限制的日益严格,农业害虫治理面临严峻挑战。柑橘产业正遭受一种名为Delottococcus aberiae的入侵性粉蚧威胁,这种原产南非的害虫通过吸食汁液导致果实畸形,其分泌的蜜露还会诱发煤污病。传统依赖合成农药的防治方式不仅引发环境残留问题,还因缺乏有效天敌而陷入恶性循环。在此背景下,意大利雷焦卡拉布里亚大学与西班牙瓦伦西亚农业研究所的科研团队创新性地将植物精油(EOs)与纳米技术结合,开发出兼具高效杀虫与生态安全的新型生物农药,相关成果发表于《Journal of Pest Science》。
研究团队采用高压微流化技术(HPM)制备了大蒜(GNE)、丁香(CNE)和桉树(ENE)三种纳米乳剂,通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析精油成分,动态光散射(DLS)评估乳剂稳定性。采用叶片浸渍法测试对D. aberiae二龄若虫的毒力,通过Huffaker装置评估对天敌C. montrouzieri的影响,并利用实时荧光定量PCR(rt-PCR)分析柑橘防御基因表达。
EOs及纳米乳剂表征
GC-MS鉴定出大蒜精油含97.87%硫化合物,丁香精油以丁香酚(88.65%)为主,桉树精油则富含桉叶素(61.03%)。高压微流化制备的纳米乳剂粒径均<200 nm,多分散指数(PDI)<0.25,zeta电位<-15 mV,其中GNE在1年储存后仍保持215.7 nm粒径,展现卓越稳定性。
杀虫活性
2.5%浓度下,GNE处理24小时即实现100%杀虫率,显著优于丁香(63%)和桉树(25%)乳剂。剂量效应显示GNE的LD50和LD90分别为1.14%和2.20% EO,且时间不影响毒力参数。
生态安全性
GNE在LD90剂量下对天敌C. montrouzieri存活率无影响(100%存活),而对照农药deltamethrin 24小时致死率达100%。柑橘幼苗经GNE处理后未出现叶片损伤(Pi=0),消除传统精油易引发植物毒性的顾虑。
植物防御激活
GNE处理显著上调水杨酸途径基因ICS2(1.51倍)、NPR1(1.17倍)和PAL(1.95倍),以及茉莉酸途径关键转录因子MYC2(1.67倍),首次证实纳米乳剂能同步激活柑橘SA/JA防御通路。
该研究突破植物精油易挥发、水溶性差的应用瓶颈,通过纳米技术赋予其持久杀虫与植物免疫激活的双重功能。GNE对害虫的特异性毒杀、对天敌的安全性以及对多年生作物防御系统的长效调控,为替代化学农药提供了创新解决方案。未来研究需扩大对传粉昆虫等非靶标生物的评估,并探索田间应用场景,推动这项技术在生态农业中的实际落地。
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