商业与纳米制剂四聚乙醛毒饵防治 Monacha obstructa 的实验室毒力、生化响应及田间种群控制比较

《Scientific Reports》：Comparative laboratory and field assessment of commercial and nanoformulated metaldehyde baits against Monacha obstructa

　　

四聚乙醛（metaldehyde）是防治陆生蜗牛广泛使用的软体动物杀灭剂；然而，采用纳米尺度递送系统对商品软体动物杀灭剂进行再制剂，可能为改变其生物学性能提供替代途径。本研究旨在制备并表征商品四聚乙醛毒饵的纳米制剂，并在实验室和田间条件下比较其与 Gastrotox 5% 对 Monacha obstructa 的软体动物杀灭性能。实验室毒性采用毒饵法在五个浓度（1、2、5、8和10%）下评价72 h。测定碱性磷酸酶（ALP）和酸性磷酸酶（ACP）活性作为生理响应的生化指标，田间性能基于21 d试验期内种群减少百分比评估。所制备纳米制剂表现出良好的理化特征：球形颗粒直径7.4–33.5 nm，平均粒径44.06 ± 4.57 nm，多分散指数（PDI）0.40，zeta电位?27 ± 3.24 mV。纳米制剂显示出低于Gastrotox 5%的数值LC₅₀（分别为1.60%和2.80%）；然而，相应95%置信限（95% CL）重叠不支持两种制剂之间存在统计学显著差异。ALP活性在处理间差异显著，Gastrotox处理组记录到最高活性，而ACP活性无显著差异。田间条件下，纳米制剂在所有评估时间均显示高于Gastrotox 5%的种群减少，第7、14和21天分别为（48.55 ± 6.33%）、（90.39 ± 2.95%）和（96.90 ± 3.26%），而Gastrotox 5%分别为（37.14 ± 12.10%）、（74.14 ± 2.30%）和（83.73 ± 11.51%）。两种处理间差异仅在第14天后具有统计学显著性（P ≤ 0.05）。所制备纳米制剂在实验室条件下显示出与Gastrotox 5%相当的软体动物杀灭活性，其数值较低的LC₅₀与商品制剂无统计学差异。田间条件下，纳米制剂产生数值高于Gastrotox 5%的种群减少，在第14天后观察到统计学显著优势。ALP的差异性响应以及ACP活性未改变，表明对两种制剂的生化响应不同。总体而言，研究结果表明，在所评价的实验条件下，所制备纳米制剂具有作为商品四聚乙醛毒饵替代制剂用于M. obstructa管理的潜力。

论文解读：陆生植食性蜗牛是重要农业有害生物，可通过取食叶片、茎、花、果实和根造成蔬菜、水果、大田作物、药用植物及观赏植物的经济损失，取食伤口还可能利于植物病原物侵入；蜗牛体、壳、粪和黏液可污染收获物，降低商品价值，部分种类还可作为人和家畜寄生虫的中间宿主。Monacha obstructa（Pfeiffer）广泛分布于中东、地中海地区及埃及若干省，是经济上重要的农业有害生物，并可作为Brachylaima sp.和Angiostrongylus cantonensis等寄生虫的中间宿主。四聚乙醛（metaldehyde）是常用高效软体动物杀灭剂，常以毒饵（bait）形式应用，可引起处理蜗牛黏液分泌过多、严重脱水、运动受损和存活下降。商品农药纳米制剂被认为可改善制剂分散与递送特性并可能影响生物学性能，因此本研究针对商品四聚乙醛毒饵制备纳米制剂，并与Gastrotox 5%比较其对M. obstructa的实验室和田间软体动物杀灭性能，同时测定碱性磷酸酶（ALP）和酸性磷酸酶（ACP）活性作为补充性生化响应指标；研究明确这些酶为生理扰动指标而非杀灭毒性的直接指标。研究意义在于评价该制备制剂在特定实验条件下是否表现不同于传统商品毒饵的生物学性能。

关键技术方法概括：采用低能量乳化法制备商品四聚乙醛毒饵纳米制剂，并以Tween 80稳定；用透射电子显微镜（TEM）观察形态，用动态光散射（DLS）测定粒径、PDI和zeta电位。供试M. obstructa为壳径10–13 mm健康成螺，采自2026年春季未处理且受侵染的苜蓿田，后移至埃及Menoufia省Sers Ellyan农业研究站实验室驯化。实验室采用毒饵法设1、2、5、8和10%五个浓度处理72 h，每处理3重复、每重复10螺；在LC₂₅浓度（Gastrotox 5%为1.19%，纳米制剂为0.65%）暴露72 h后测定ALP和ACP。田间在埃及Menoufia省Menouf区受M. obstructa侵染的苜蓿田进行，9个4 m²小区相隔2 m，每小区约75 g毒饵（含12.31% Gastrotox 5%或9.53%纳米制剂），于0、7、14和21 d计数并用Henderson–Tilton公式估算种群减少率。统计采用probit分析估计LC₂₅、LC₅₀、LC₉₀、斜率和95% CL，田间及生化数据以mean ± SD表示，采用单因素方差分析（ANOVA）和最小显著差（LSD）检验（P ≤ 0.05）。

研究结果：TEM分析显示，所制备纳米制剂为分散良好的球形纳米颗粒，直径7.4–33.5 nm。粒径分布分析显示，平均粒径44.06 ± 4.57 nm，PDI为0.40，zeta电位为?27 ± 3.24 mV；物理观察期内未见明显相分离或乳析。实验室防效显示，Gastrotox 5%和纳米制剂的LC₅₀分别为2.80%（95% CL：1.19–5.18）和1.60%（95% CL：1.28–1.92），斜率±标准误分别为2.18 ± 0.18和1.87 ± 0.21；纳米制剂LC₅₀数值较低，但95% CL重叠，不支持二者存在统计学显著差异，两种制剂在实验室条件下均对M. obstructa表现杀灭活性。生化测定显示，ACP活性在处理间无显著差异（P > 0.05），纳米制剂组均值最低（58.21 ± 2.05 U/L），其次为Gastrotox组（64.21 ± 3.06 U/L）和对照组（71.79 ± 8.30 U/L）；ALP活性在处理间差异显著（P < 0.05），Gastrotox组最高（1186.72 ± 8.26 U/L），纳米制剂组显著较低（527.15 ± 5.45 U/L），但仍显著高于对照组（266.53 ± 4.80 U/L）。田间处理显示，处理后7 d，纳米制剂种群减少率（48.55 ± 6.33%）数值高于Gastrotox（37.14 ± 12.10%），差异不显著（P > 0.05）；14 d时纳米制剂为（90.39 ± 2.95%），显著高于Gastrotox（74.14 ± 2.30%）；21 d时纳米制剂为（96.90 ± 3.26%），Gastrotox为（83.73 ± 11.51%），差异不显著（P > 0.05）。

讨论部分总结：作者指出，所测粒径、PDI和zeta电位提供了纳米制剂的理化特征，粒径处于纳米制剂常见<100 nm范围，zeta电位接近±30 mV可能支持分散稳定性并减少聚集，但这些理化性质本身不能证明四聚乙醛递送、生物利用度或毒性增强，也不能证明特定杀灭机制。实验室中纳米制剂LC₅₀数值较低，但95% CL重叠，不能解释为统计学显著的LC₅₀差异；研究未定量测定纳米制剂是否增加四聚乙醛递送量或可利用度。ACP未变而ALP受处理显著影响，且Gastrotox暴露后ALP响应更强，说明两种制剂引起不同生化响应；ALP与质膜转运和磷酸代谢相关，ACP主要与溶酶体及细胞内水解过程相关，ALP升高与暴露于软体动物杀灭剂制剂后的生理扰动一致，但数据不能确立具体分子机制。纳米制剂组ALP低于Gastrotox组不应解释为四聚乙醛暴露减少或特定制剂机制，因为未定量测定活性成分可利用度或递送；ALP活性也未与比较毒力和田间防效平行，故ALP和ACP更适合作为生理响应补充信息而非相对杀灭效力直接指标。田间纳米制剂在整个试验期种群减少率数值较高，仅14 d达统计学显著优势，不能解释为整个试验期持续优越；造成差异的具体因素未能确定，毒饵吸引力、适口性、含水量和物理稳定性未定量比较，不能用于解释差异；21 d仍见控制可能与处理期毒饵持续可得使蜗牛反复暴露有关，但未直接评估四聚乙醛持久性或毒饵稳定性。研究局限包括未定量测定最终四聚乙醛含量、包封率和载药量，未定量比较毒饵吸引力、适口性、含水量和物理稳定性，也未研究差异响应背后的特定生理或分子机制；因此，效力差异应解释为受试制剂间差异，而非四聚乙醛递送增强的证据。

研究结论翻译：所制备纳米制剂表现出良好理化特征，并在实验室条件下对M. obstructa表现软体动物杀灭活性。纳米制剂显示出高于Gastrotox的数值杀灭效力，表现为较低LC₅₀；然而，由于两个LC₅₀估计值的95%置信限重叠，该数值差异无统计学显著性。纳米制剂在第14天后的种群减少百分比较显著更高，而7 d和21 d时处理间差异无统计学显著性。生化评价显示受试酶存在差异性响应，ALP表现显著的处理依赖性响应，而ACP活性未改变。总体而言，这些结果表明所制备纳米制剂在特定实验室和田间评价条件下相对Gastrotox表现比较优势，且统计学显著优势仅见于14 d田间评价。实际应用前，进一步研究应评价制剂定量特征、长期环境行为、贮藏稳定性及对非靶生物的影响。