基于AZOX/CS-graft-SA纳米胶束的双靶向水稻保护策略:抗真菌与盐胁迫缓解协同作用

【字体: 时间:2025年06月04日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 7.7

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  本研究针对水稻稻瘟病防治中化学药剂抗性及盐胁迫难题,开发了载药纳米体系AZOX/CS-graft-SA。通过将甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯(AZOX)负载于壳聚糖-水杨酸接枝物(CS-graft-SA)纳米胶束,实现了对稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的高效抑制(250 mg/L效果最佳)及水稻耐盐性提升,为农业纳米制剂开发提供新思路。

  

稻瘟病被称为水稻的"癌症",由真菌Magnaporthe oryzae引发,可导致作物减产甚至绝收。尽管嘧菌酯(AZOX)等化学杀菌剂效果显著,但长期使用易引发病原体抗药性,且传统剂型存在利用率低、环境残留等问题。与此同时,全球约20%灌溉农田受盐渍化威胁,亟需开发兼具病害防控与抗逆增强的绿色解决方案。

西南大学植物保护学院的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究,创新性地将壳聚糖(chitosan, CS)与水杨酸(salicylic acid, SA)通过绿色工艺合成接枝共聚物CS-graft-SA,并负载AZOX形成纳米胶束体系。该研究采用透射电镜(TEM)表征纳米颗粒形貌,通过离体抑菌实验评估抗真菌活性,结合盐胁迫下水稻生理指标测定验证双重功效。

Characterization of CS-graft-SA and AZOX/CS-graft-SA nanoformulation
透射电镜显示CS-graft-SA可自组装成200-300 nm的球形核壳结构纳米胶束,粒径分布均匀。动态光散射(DLS)检测证实载药后纳米颗粒Zeta电位为+35.2 mV,预示良好稳定性。傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实SA成功接枝到CS分子链上。

Antifungal activity against Magnaporthe oryzae
离体抑菌实验表明,AZOX/CS-graft-SA对稻瘟病菌丝生长的抑制率显著高于游离AZOX,其中250 mg/L处理组抑制率达92.3%。抑菌机制涉及破坏线粒体呼吸链,阻断细胞色素b到c1的电子传递。

Salt stress alleviation in rice
在100 mM NaCl胁迫下,CS-graft-SA处理使水稻超氧化物歧化酶(SOD)活性提升2.1倍,丙二醛(MDA)含量降低47.8%,表明其通过激活抗氧化系统缓解氧化损伤。叶绿素含量与根系活力等指标也显著改善。

Discussions
该研究首次实现纳米农药的双重功能设计:CS-graft-SA既作为AZOX的缓释载体提升药效,其SA组分又通过诱导系统抗性增强植物耐逆性。与含镍纳米制剂相比,该体系完全采用生物可降解材料,规避重金属毒性风险。

这项突破性工作为农业可持续发展提供新范式:通过分子设计将植物免疫激活与病原体靶向杀灭相结合,纳米载体技术使农药利用率提升3倍以上。未来研究可拓展至其他作物-病害系统,推动绿色农业技术革新。

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