《Scientific Reports》：Green synthesis and characterization of Annona squamosa seed chemical constituents derived silver nanoparticles against Tuta absoluta (Meyrick, 1917) larvae, non-target effect, and confirmed through molecular docking
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面对番茄潜叶蛾（Tuta absoluta）对化学杀虫剂产生抗性及带来的环境问题，研究人员基于番荔枝（Annona squamosa）种子己烷提取物，开展了绿色合成银纳米粒子（AgNPs）的研究。所得AgNPs在90 ppm浓度下48小时内可导致高达96.66%的幼虫死亡率，并对非靶标生物毒性低。该研究为开发安全、可持续的纳米农药提供了新策略。
面对全球日益严峻的粮食安全挑战，番茄作为一种重要经济作物，其产量却受到一种名为番茄潜叶蛾（Tuta absoluta）的毁灭性害虫的严重威胁。这种小小的蛾子幼虫能够钻入叶片、茎秆和果实内部取食，造成巨大的产量损失，直接关系到联合国可持续发展目标（SDG）2“零饥饿”的实现。长期以来，依赖化学杀虫剂是主要的防治手段，但这条路已越走越窄：害虫逐渐产生抗药性，农药残留对环境和人类健康构成风险，同时也与SDG 12“负责任消费和生产”的理念相悖。因此，开发高效、环保且可持续的害虫管理新策略，已成为农业科学领域的迫切需求。纳米技术，特别是利用植物提取物“绿色合成”纳米粒子，为解决这一难题带来了希望。这种方法不仅过程环保，合成的粒子还可能具备独特的生物活性。其中，银纳米粒子（AgNPs）因其广谱的抗菌和杀虫潜力而备受关注。那么，能否找到一种植物，用它合成出既能高效杀灭番茄潜叶蛾，又对环境和有益生物安全的银纳米“农药”呢？发表在《Scientific Reports》上的一项研究对此给出了肯定的答案，研究人员将目光投向了一种传统上被认为具有杀虫潜力的植物——番荔枝（Annona squamosa）。
为开展研究，研究人员主要应用了以下几项关键技术方法：首先，利用己烷对番荔枝种子进行提取，并以此提取物为还原剂和稳定剂，通过绿色合成法制备银纳米粒子（AgNPs）。其次，综合运用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、能量色散X射线光谱（EDX）和扫描电子显微镜（SEM）对合成的AgNPs进行系统的物理化学与结构表征。接着，通过生物测定法在实验室条件下评估了AgNPs对番茄潜叶蛾幼虫的致死效应。此外，通过生化检测分析了暴露于AgNPs后幼虫体内过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）等解毒酶活性的变化。同时，以非靶标生物尤金真蚓（Eudrilus eugeniae）为模型，评估了AgNPs的环境安全性。最后，采用分子对接技术，模拟了番荔枝中已知的生物活性植物化学物质与昆虫关键靶标酶乙酰胆碱酯酶（AChE）之间的结合相互作用。
研究结果
银纳米粒子的绿色合成与表征
研究人员成功利用番荔枝种子己烷提取物合成了银纳米粒子（AgNPs）。UV-Vis光谱在约430 nm处观察到的特征吸收峰，证实了纳米粒子的形成。FTIR分析揭示了提取物中酚类、醛类等官能团参与了银离子的还原并将其稳定在纳米尺度。XRD图谱显示合成的AgNPs具有面心立方晶体结构。SEM观察表明AgNPs呈球形，尺寸在20-50 nm之间，EDX分析则给出了强烈的元素银信号，进一步确认了其组成。
杀虫生物测定
合成的AgNPs对番茄潜叶蛾幼虫表现出显著的杀虫活性。生物测定结果显示，在90 ppm的浓度下处理48小时后，幼虫死亡率高达96.66%，表明该纳米材料具有高效的杀虫潜力。
生化反应与氧化应激
为探究AgNPs的作用机制，研究人员测定了幼虫暴露于AgNPs后体内关键解毒酶的活性变化。研究发现，暴露24小时后，幼虫体内的过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）活性均显著增强。这表明AgNPs的处理诱导了昆虫体内活性氧（ROS）的积累，引发了氧化应激，而这些酶活性的上调是昆虫应对氧化损伤的防御反应。这种生化水平的扰动可能是导致幼虫死亡的重要机制之一。
对非靶标生物的安全性评估
环境安全性是评估新型农药可行性的关键。本研究以蚯蚓（尤金真蚓，Eudrilus eugeniae）作为非靶标土壤生物模型进行了毒性测试。令人鼓舞的是，在经己烷提取物合成的AgNPs处理24小时后，蚯蚓的死亡率仅为8.33%，显示出极低的毒性。这一结果突显了该纳米农药对非靶标生物的安全性，符合保护陆地生物和生物多样性（SDG 15）的理念。
分子对接研究
为了从分子层面理解活性来源，研究人员进行了计算机模拟的分子对接研究。他们将番荔枝中已知的多种生物活性植物化学物质与昆虫神经系统中的关键靶标酶——乙酰胆碱酯酶（AChE）进行对接。结果显示，这些植物化学物质与AChE的活性位点具有强结合亲和力。这为AgNPs的杀虫活性提供了理论支持，暗示植物来源的活性成分可能协同作用于昆虫的关键生理过程。
结论与讨论
本项研究系统性地证实了利用番荔枝种子提取物绿色合成银纳米粒子（AgNPs）作为一种新型纳米农药的可行性。所合成的AgNPs对番茄潜叶蛾幼虫具有高效杀虫活性（48小时致死率高达96.66%），其作用机制涉及诱导氧化应激，导致昆虫体内解毒酶（如CAT和GST）系统发生紊乱。尤为重要的是，该材料对非靶标生物蚯蚓表现出低毒性，显示了良好的环境安全性。分子对接研究进一步从理论上揭示了番荔枝源活性成分与昆虫靶标酶（AChE）的强相互作用，为其作用模式提供了分子层面的见解。
这项研究的意义重大。首先，它开发了一种针对重大农业害虫番茄潜叶蛾的高效、环保型防治候选材料，为减少对传统化学杀虫剂的依赖提供了直接解决方案，有助于保障番茄产量和粮食安全（SDG 2）。其次，整个合成过程秉承绿色化学原则，使用的植物材料可再生，符合可持续消费与生产（SDG 12）及产业创新（SDG 9）的目标。最后，研究充分考虑了环境兼容性，通过非靶标生物实验强调了其在保护陆地生命和生物多样性（SDG 15）方面的潜力。总之，该工作不仅展示了一种有应用前景的纳米农药，更从合成、效能、机制到安全性评估，为一个完整的可持续农业解决方案提供了科学依据，推动了环境友好型植保技术的发展。
