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本文聚焦纳米农药在植物保护中的应用，阐述传统农药缺陷后，介绍植物源纳米农药的绿色合成优势，解析其作用机制，涵盖对害虫和病原体的防控，还探讨应用、局限与未来方向，为可持续 pest 管理提供新思路。
Abstract
大多数农药通过化学方法生产，这可能带来诸多未预见的后果，如能耗过高、污染以及对环境和人类健康的风险。植物正逐渐成为大规模生物合成纳米农药的可行且更可持续的来源。在快速、稳定的单步绿色合成过程中，植物成分可将金属离子生物还原为纳米颗粒（NPs）。纳米农药更易获取、成本更低、污染更小，同时还能提高环境和人类安全性。如今，纳米农药可用于防治多种植物害虫，包括细菌、真菌和昆虫。纳米农药的作用机制会影响表皮的完整性和着色，引发免疫反应，改变内部基因表达，并诱导细胞毒性，从而损害昆虫的生长和繁殖。由于活性氧的释放以及代谢活动的改变，昆虫会受到损害。纳米颗粒能够破坏植物病原体的细胞壁和细胞膜，阻止孢子萌发，并干扰细菌复制。因此，它们的作用不仅限于昆虫，在病虫害综合管理方法中也发挥着重要作用。本文涵盖了多个领域的研究，包括植物病原体和害虫防治、植物源农药以及纳米农药。在作物系统的 pest 管理方面，本综述进行了全面汇编，涉及植物基农药、绿色合成纳米农药、创新 pest 管理策略、纳米颗粒与 pest 相互作用、纳米农药作用机制及其局限性等主题。它强调了将现有文献与正在进行的研究项目联系起来的能力，具有广泛的应用前景，可验证植物提取物在 pest 管理中的应用，并开发成功、安全、环境可持续且广泛应用的植物基纳米农药。
Introduction
全球农业面临的最大问题之一是害虫入侵，这导致产量损失加剧。每次收获时，除了各种除草剂、植物病害防治剂和生物防治剂外，还需使用 300 万吨农药。然而，由于缺乏有效、环保的 pest 管理替代方案，仍有超过 40% 的潜在粮食产量因害虫问题而受损。使用化学农药和其他传统 pest 防治技术，如综合 pest 管理，效果不佳，且通过降低土壤肥力、增强昆虫抗药性、消灭生物威胁、破坏生物多样性和污染环境，对人类和动物造成危害。据报道，每年约有 20,000 人因食用受农药污染的食物而死亡。农药通过与人体胃肠道中的微生物群相互作用，引发激素失衡、肺癌和消化问题。Anderson 等人指出，农药制剂中活性成分的过早微生物降解会降低化学品的效力。为提高作物生产力，农药在农业中不可或缺。Sabbarwal 等人称，由于漂移、土壤淋溶、光解、水解和微生物活动，超过 90% 的农药会损失。由于只有 1% 的农药能到达目标部位，因此需要反复施用，这增加了成本并污染了环境。利用纳米技术替代传统化学农药是解决其使用相关问题的最有前景的方法之一。纳米农药是替代传统农药的最佳选择，可提高溶解度、分散性和生物利用度，防止过早降解，并实现活性成分的定制释放。纳米农药是指附着在混合基质上、包封在框架中或经过修饰可响应环境刺激的纳米载体的纳米颗粒。纳米农药能够根据温度、pH 值、光照和湿度实现控释。将纳米技术作为替代方法的优势在于其针对性更强，对传粉者和生物防治剂的副作用更小。此外，它还提供了可持续、持久且环境友好的纳米材料。
在过去几十年中，关于纳米材料在农业应用中的研究激增，特别侧重于开发创新的纳米农用化学化合物。植物保护对生长和生产力同样至关重要。植物病虫害每年导致作物总损失的 20% 至 40%。因此，当前纳米技术阶段采用多种方法来防治植物病原体和害虫，如纳米杀线虫剂、纳米杀虫剂和纳米杀菌剂。传统农药的误用或过度使用会损害生态系统健康，危害生物生命。最近的研究表明，通过生物方法制备的纳米颗粒比通过化学和物理方法形成的纳米颗粒毒性更低。这些纳米农药对环境的影响仍不确定。绿色合成是指在纳米颗粒生产过程中使用植物提取物作为还原剂和稳定剂。“纳米农药的绿色合成” 是指利用植物及其部分等生物活性材料生产各种金属纳米农药的技术。通过使用植物提取物，金属离子可被生物还原形成纳米颗粒。与传统方法（化学或物理方法）相比，植物提取物还可用于大规模生产具有精确尺寸和形状的纳米颗粒，且不受污染影响，对环境的影响更小。基于植物提取物的纳米颗粒生产方法与更昂贵的技术相比，更具成本效益且易于扩大规模。植物化合物，如糖类、蛋白质、萜类化合物、生物碱、多酚和酚酸，在金属离子还原为纳米颗粒的稳定性方面发挥着关键作用。在生物应用中，来自果实、种子和叶子的植物提取物可以改善纳米颗粒的特性并提高其功效。
本综述文章的主要目标是通过涵盖与植物基农药、绿色合成纳米农药、创新 pest 管理策略、纳米颗粒与 pest 相互作用、纳米农药作用机制及其正反两方面相关的广泛研究，建立创新基准。真菌、细菌和病毒等植物病原体造成重大作物损失，对可持续农业构成挑战。植物基纳米农药通过独特的多位点机制，为有效靶向防治昆虫害虫和植物病原体提供了有前景的解决方案。将纳米技术应用于农药行业为传统农业方法提供了创造性的答案。当纳米技术融入制剂过程时，具有大幅提高农药功效同时减少有害环境影响的潜力。因此，纳米制剂实现了农药的选择性、靶向和长期控释，具有生态可行性和安全性。在 21 世纪，纳米农药仍存在社会污名，这凸显了在该领域进行更多教育、提高认识和开展研究的迫切需求。
Section snippets
Background of Traditional Pesticides and Limitations
根据世界卫生组织（WHO）的定义，农药是用于保护作物免受有害 pest 侵害的化学物质。化学农药的过度使用通过食品污染直接影响人类健康。在农业社区，农药被广泛用于保护作物免受杂草、昆虫和真菌等有害生物的侵害。传统农药的使用导致环境污染日益严重。此外，未使用的农药颗粒会污染水源。
Plant-based Pesticides
植物基农药是一种源自植物的生物农药，在综合 pest 管理（IPM）中用作合成农药的替代品。植物基农药是植物中天然存在的次生代谢物（植物化学物质），在 pest 管理中用作驱避剂和拒食剂。它们可从多种植物物种及其组成部分中提取。由于植物源农药生物累积性低，人们对其进行了发现和研究。
Need for Nano-pesticides
纳米颗粒具有更大的表面积，这有助于农药更好地附着在植物基质上，延长其作用时间，并减少重复施用的需求。纳米农药在设计时考虑了专门的递送系统，能够精确分布到受 pest 影响的区域。这种靶向策略通过最大限度地减少对非目标生物的影响，同时提高了除草剂的效力。例如，能够对环境参数做出反应等特性。
NPs as pesticides
基于纳米颗粒的农药主要分为两类：农药纳米颗粒和直接用作农药的纳米颗粒。有机和无机纳米颗粒作为农药被广泛研究用于防治细菌和真菌性植物病害以及昆虫害虫。与市售水乳剂相比，纳米悬浮液表现出更好的抗光解性、更高的生物利用度和在叶片表面更好的保留性。
Nano-encapsulation
活性成分（AIs）被包裹在不同的纳米材料中，并以特定方式递送。
Synthesis
化学和物理方法均可用于制造具有所需形状和尺寸的纳米颗粒。然而，化学方法会产生有害物质，带来负面影响，而物理方法生产的纳米颗粒成本过高。通过使用环境友好的绿色方式，这些缺点推动了纳米颗粒的发展。利用绿色方法合成和表征纳米颗粒已成为纳米技术的一个重要领域。
Role of Phytoconstituents to improve the potential of Nano-pesticides
植物利用多种 phytochemical 类别，包括黄酮类、醌类、酰胺类、萜类、皂苷、羧酸、醛类、抗坏血酸、黄酮、单宁、酚类、淀粉、葡萄糖等，来还原金属离子并生产金属纳米颗粒。值得注意的植物化学物质有助于金属纳米颗粒的形成，包括人参皂苷（皂苷）、槲皮素、芦丁（黄酮类）、柠檬烯、香叶醇（萜类）和东莨菪碱（生物碱）等。能够合成的纳米颗粒。
Behavior and Translocation of Nano-pesticides in Plants
农药通过纳米颗粒递送到植物内部的特定目标位置。为确保农药到达所需位置，如叶片、茎或根系，纳米颗粒可被设计为靶向特定的植物组织或细胞类型。植物与纳米颗粒相互作用的三个主要阶段是纳米颗粒在植物表面（如叶片、根或茎）的沉积、纳米颗粒通过表皮和表皮的渗透以及纳米颗粒在植物内部的运输。两种最常用的递送系统。
Mechanism of Action of Nano-pesticides
任何进入昆虫体内的化合物通常通过直接接触、口服摄入或吸入发挥作用。纳米农药对植物病原体和昆虫害虫的作用方式多种多样且复杂。
Applications and Usage
植物面临多种疾病，这些疾病阻碍其生长和生产力。由于感染导致大量作物损失，农民采用各种方法减少病原体攻击，但均无法完全控制疾病。必须将创新和先进策略与既定方法相结合，以提高疾病控制系统的有效性。因此，纳米颗粒在植物疾病管理方面具有巨大潜力。具有特定特性的农药。
Limitations and challenges with Green Synthesized Nano-pesticides
尽管纳米技术为现代农业提供了许多创新解决方案，但仍有许多障碍需要克服。纳米农业产品的开发主要受到生产成本和可持续性问题的阻碍。经济因素是纳米农药更广泛推广的另一个障碍。基于纳米的制剂开发需要比传统制剂更高的前期成本，这只能通过这些制剂在田间的广泛应用来弥补。
Future Prospective
众所周知，纳米农药的应用有效地促进植物生长和营养，保护作物免受 pest 侵害，并提高农业产量。纳米农药研究仍存在一些差距。由于纳米杀虫剂尺寸小，容易穿透作物叶片，对食用所产作物的人类构成风险。因此，应在纳米农药领域进行更多研究，以提高其性能并减少风险。
Conclusion
纳米颗粒的绿色合成为传统化学和物理方法提供了一种环境可接受且可持续的替代方案，减轻了与环境影响和人类健康相关的重大问题。以其独特特性为特征的绿色制造纳米农药，为农业 pest 管理提供了一种环境可持续的方法，不会对农业生态系统或非目标生物产生不利影响。这种技术被认为是可持续的。
