天竺葵精油纳米乳剂的杀虫功效评估及其分子对接机制研究

针对合成农药的环境危害及害虫抗药性问题，研究人员开发了天竺葵精油纳米乳剂(GEO-N)，通过GC-MS分析、超声均质法制备及分子对接技术，证实其对赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、谷象(Sitophilus granarius)等仓储害虫具有显著杀虫活性（1000 mg/L浓度下死亡率达70-100%），为绿色农药研发提供新策略。

　　

在农业生产和粮食储存领域，合成农药的过度使用已引发严峻的环境问题——包括生物多样性丧失、生态系统破坏以及农药残留对人类健康的威胁。与此同时，仓储害虫如赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、谷象(Sitophilus granarius)等因长期接触化学农药产生抗药性，导致传统防治手段失效。面对这一双重挑战，植物源生物农药的研发成为国际关注焦点，其中天竺葵(Pelargonium graveolens)精油(GEO)因其广谱杀虫特性备受瞩目。然而，GEO存在挥发性强、水溶性差等缺陷，严重制约其实际应用。

为解决这一科学难题，来自阿塔图尔克大学和锡瓦斯库姆里耶特大学的研究团队创新性地将纳米技术引入植物源农药领域，通过制备天竺葵精油纳米乳剂(GEO-N)，系统评估其对三种主要仓储害虫的杀虫效能，并运用分子对接技术揭示其作用机制。这项突破性研究成果发表在《Journal of Stored Products Research》上，为开发高效、环保的新型农药提供了重要理论依据和实践方案。

研究团队采用超声均质法成功制备了粒径均匀(178.2 nm)的GEO-N，其配方为GEO:Tween 80:乙醇:水=1.5:0.3:0.15:98.05 (w/w)。通过GC-MS分析鉴定出GEO中主要活性成分包括香茅醇(citronellol, 30.76%)、香叶醇(geraniol, 14.57%)等。实验选用土耳其阿达纳地区(海拔745米)种植的天竺葵叶片，经低温干燥后采用Clevenger装置进行水蒸气蒸馏提取精油。

【研究结果】

1. 化学组成分析
   GC-MS检测发现GEO含40种化合物，其中环己醇(cyclohexanol)和5-甲基-2-(1-甲基乙基)-(1α,2α,5α)-等成分通过分子对接显示与赤拟谷盗蛋白(PDB ID: 5CQG/7LT2/6V3T)具有高结合亲和力。

2. 纳米乳剂特性
   动态光散射测定显示GEO-N的ζ电位为-15.3 mV，多分散指数(PDI)0.205，表明体系稳定性良好。电镜观察证实其呈规则球形，粒径分布100-200 nm。

3. 杀虫活性评估
   7天暴露实验显示：500 mg/L GEO-N对赤拟谷盗、谷象和锯谷盗(Oryzaephilus surinamensis)的致死率分别为53.33%、20%和80%；浓度提升至1000 mg/L时，致死率增至100%、70%和100%，其中锯谷盗表现最为敏感。

4. 分子机制解析
   分子对接揭示环己醇等化合物通过与昆虫角质层蛋白特异性结合发挥药效。ADME/T(吸收、分布、代谢、排泄/毒性)分析证实这些成分具备良好成药性。

【结论与意义】
该研究首次将纳米技术与植物源农药相结合，成功克服了GEO应用中的技术瓶颈。实验证实GEO-N能显著提高精油稳定性并增强杀虫效果，尤其对锯谷盗的防治效果突出。分子水平的作用机制阐释为靶向农药设计提供了新思路。由Semra ?i?ek领衔的研究团队指出，这种基于天然产物的纳米农药策略兼具环境友好性和高效性，对于推动农业可持续发展、保障粮食安全具有重要实践价值。研究获得阿塔图尔克大学(FHD-2022-11088)和锡瓦斯库姆里耶特大学(RGD-020)项目支持，相关技术已在土耳其DAYTAM研究中心实现应用转化。