叶面二氧化硅纳米颗粒抑制二斑叶螨繁殖并增强智利小植绥螨捕食，且对大豆生长无不利影响

《Crop Protection》：Foliar silica nanoparticles suppress Tetranychus urticae reproduction and enhance Phytoseiulus persimilis predation without adverse effects on soybean growth

　　

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  叶片施用SiNP在0.75 mM浓度下选择性提高了大豆叶片长度增量。
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  在0.5 mM浓度下，SiNPs降低了T. urticae的种群发展，并提高了P. persimilis的捕食性能。
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  叶片施用的SiNPs通过调节叶片性状和介导植物-食草动物-捕食者之间的相互作用，支持大豆中螨虫的综合管理。

引言

大豆[Glycine max (L.) Merr. (Fabaceae)]是世界四大粮食作物之一，也是全球粮食和饲料系统的基石（Pagano and Miransari, 2016; FAO, 2024）。其生产经常受到节肢动物害虫的制约，其中二斑叶螨Tetranychus urticae Koch（Acari: Tetranychidae）是危害最严重、分布最广泛的害虫之一（Van Leeuwen et al., 2010）。这种高度多食性物种以数百种寄主植物为食（Scott et al., 2021; Jakubowska et al., 2022）。螨虫仅需7-10天即可完成一代，具体时间因环境因素而异，尤其是温度和寄主植物质量，从而实现种群的快速积累（Balkan, 2022; Xu et al., 2026）。若虫和成虫均以刺吸式口器取食，破坏叶绿素，降低光合作用，造成严重的产量损失（Parmagnani et al., 2023）。

控制T. urticae仍然严重依赖合成杀螨剂。然而，其大量使用已导致广泛抗性的产生，田间药效偶有下降（Alpkent et al., 2025; Smagghe, 2026; Xu et al., 2026）。这造成了不断升级的施药恶性循环，引发了环境和食品安全方面的担忧（Ismail et al., 2015; Liang et al., 2025）。以捕食螨如Phytoseiulus persimilis (Athias-Henriot)（Acari: Phytoseiidae）进行的补充生物防治在低虫口密度下有效（Greco et al., 2011; Wang et al., 2021），但受到数量响应延迟和对环境变化敏感的限制（Bilbo and Walgenbach, 2020; Fathipour et al., 2020）。因此，任何新的防治措施若要纳入有害生物综合治理（IPM）体系，就必须与这些天敌相容。

纳米技术为环境相容的害虫管理提供了新的选择。在众多纳米材料中，二氧化硅纳米颗粒（SiNPs）因其低毒性和良好的生物相容性而备受关注（Reynolds et al., 2016; Kumar and Bhandari, 2022; Mukarram et al., 2022; Kumar et al., 2025）。SiNPs可通过互补途径对抗节肢动物食草动物：物理途径包括改变叶面结构和磨蚀表皮以促进水分流失（Kvedaras and Keeping, 2007; Barik et al., 2008）。间接途径包括提高植物生长势和启动防御相关过程，从而降低食草动物的危害，在某些系统中还能增加食草动物诱导的植物挥发物以吸引天敌（Kvedaras et al., 2010; Reynolds et al., 2016; Gupta et al., 2021）。植物对SiNPs的响应具有变异性，取决于作物种类、纳米颗粒的理化性质和实验条件（Javaid et al., 2021; Wang et al., 2022）。寄主植物性状和害虫生物学的差异可能会改变SiNP触发的植物防御强度，从而在不同植物-害虫组合中产生不同的效果。在Phaseolus vulgaris中，SiNPs抑制了T. urticae的产卵和种群增长，同时增强了天敌的吸引力（Islam et al., 2022）。茄科作物中也有相关效益的报道：叶片施用SiNPs降低了马铃薯上Myzus persicae的繁殖力和种群增长，并提高了寄生蜂的效能（Zhao et al., 2026）。在大豆中，叶片施用SiNPs减少了大豆蚜虫Aphis glycines的若虫产率和种群增长（Ji et al., 2026）。然而，大豆与菜豆和马铃薯在硅吸收能力、组成性挥发物谱和茉莉酸/水杨酸防御信号传导方面存在差异。类似的效益能否推广到大豆上的螨虫，以及它们是否与专性捕食者P. persimilis相容，在很大程度上尚未经过验证。

一个核心的不确定性在于与生物防治制剂的相容性：如果SiNPs会伤害有益螨虫，它们在IPM中的价值将受到限制。因此，评估SiNPs与捕食螨的相容性，以及其对害虫和大豆的直接效应，是田间应用的前提条件。我们因此检验了以下假说：叶片施用SiNPs可以抑制T. urticae，同时与大豆生长和P. persimilis的捕食效率相容。我们使用叶片SiNPs浓度梯度（0-1.0 mM），测量了T. urticae的存活率、繁殖和寄主选择；大豆叶片形态、生物量和根系生长；特别是P. persimilis对SiNPs处理植物的捕食率。目的是评估不同SiNPs浓度在降低害虫危害且不损害生物防治效能方面的效果，为大豆中低投入螨虫管理提供信息参考。

节选摘要

试验螨虫与植物

大豆品种吉玉303由吉林省农业科学院大豆研究所通过地理远缘杂交技术选育而成。大豆种子播种于直径12厘米的塑料花盆中。用于大豆栽培的盆栽基质购自白山市神州贝农业科技有限公司（吉林白山，中国）。该基质为腐殖土基通用有机基质，有机质含量>30%，pH为5.0-6.5，其

大豆生长指标

叶片长度增量在中等SiNPs浓度下有所增加，在0.75 mM浓度下观测到最大的叶片长度增量（比对照组高177%）（F = 3.51; df = 4,45; P = 0.008; 图3A）。叶宽增量在各处理间无显著差异（F = 1.16; df = 4,45; P = 0.328; 图3B）。同样，植株高度增量（F = 2.04; df = 4,45; P = 0.105; 图3C）、茎干重（F = 0.92; df = 4,45; P = 0.460; 图4A）和根干重

讨论

我们的数据部分支持了该假说：叶片施用SiNPs降低了T. urticae的种群发展，并未损害P. persimilis的捕食效率。然而，除叶片长度外，它们并未在短期窗口内（处理后1周）增强植物整体生长势。我们依次讨论了SiNPs对大豆生长、害虫、捕食者相容性的影响，可能的潜在机制以及研究的局限性。

叶片施用SiNPs对大豆生长产生了性状特异性的影响

结论

本研究探讨了将二氧化硅纳米颗粒（SiNPs）作为潜在的与生物防治相容的创新方法来增强植物抗性，同时支持天敌活动。通过受控实验，我们证明叶片施用SiNPs：(i) 在0.5 mM浓度下显著抑制了叶螨T. urticae的种群增长；(ii) 在0.5、0.75和1 mM浓度下增强了P. persimilis的捕食效率

CRediT作者贡献声明

Zhang Chenjie：撰写 – 原始草稿，调查研究，形式分析。Pan Chengjie：撰写 – 原始草稿，调查研究，形式分析。Smagghe Guy：撰写 – 审阅与编辑，形式分析，概念构思。Ji Yunliang：形式分析，概念构思。Ali Jamin：撰写 – 审阅与编辑，方法学，概念构思。Mukarram Mohammad：撰写 – 审阅与编辑，方法学，概念构思。Wang Dongze：撰写 – 审阅与编辑，资源提供，项目管理。

资助信息

本研究由三江实验室科技创新项目资助（编号：SJ2025008）。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本论文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

作者感谢教育部秸秆综合利用与黑土保护重点实验室。我们衷心感谢许晋岩先生（Jin-Yan Xu）对稿件的早期修订。

Zhang Chenjie|Pan Chengjie|Smagghe Guy|Ji Yunliang|Ali Jamin|Mukarram Mohammad|Wang Dongze|Chen Rizhao|Li Qiyun|Han Xiao