作者:李晨 虞璐 徐彤 来源:中国科学报 发布时间:2023/10/23 19:13:07
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新型纳米农药为防治水稻纹枯病提供“更优解”

 

近年来,北半球夏季炎热,地球气候显著变化,大气二氧化碳浓度和空气温度持续增加。研究表明,高二氧化碳浓度和温升会增加水稻纹枯病危害的风险。而水稻纹枯病由立枯丝核菌引起,一般可造成水稻减产10%-30%,严重时可达50%,甚至绝收。目前,全世界每年因立枯丝核菌引起的水稻纹枯病造成的经济损失高达200亿元。

近日,在扬州大学植物保护学院教授陈夕军的指导下,由该院石童、蒋冬阳等5名学生组成的科研团队成功创制用于防治立枯丝核菌病害的新型纳米农药。该农药具有绿色、高效、无毒副作用等特点,为保障农产品丰产丰收,筑牢大国粮仓提供了技术支持。

“立枯丝核菌是一种严重危害农作物的土传病原菌,具有侵染力强、侵染后发病周期短、蔓延快和毁灭性强等特点,并且寄主范围十分广泛。”陈夕军介绍,除了水稻,该病菌还会对小麦、玉米、棉花和多种蔬菜瓜果产生危害,造成大幅减产和严重的经济损失,是较难防治的土传病害之一。

目前,针对此病菌引起的作物病害主要采用化学防治措施。但是,长期过量过频施用化学药剂防治易造成环境污染,农作物也易产生抗药性,还会造成农产品农药残留超标等问题。

“因此,急需研发出一种更加高效、可持续、对环境友好的立枯丝核菌病害防治方法。”团队成员石童说,目前国际上新型的基于喷施诱导的基因沉默新技术为他们的研究提供了新思路。

石童告诉记者,该技术是利用源自病原菌自身基因的双链核糖核酸,直接对叶片进行喷施,无需借助转基因手段,不仅使用方便,而且不会使作物产生抗药性,具有高效、绿色、可持续的优势。

“在研究中,我们发现过程并非想象中简单,好几个‘拦路虎’在等着我们。”石童说,团队首先需要探究能否在立枯丝核病菌上应用该技术,明确该丝状真菌能否从环境当中吸收双链核糖核酸,还需要解决双链核糖核酸在自然条件下易降解和持效期短等问题。

针对这些难题,团队在陈夕军的指导下,设计试验、反复研究,最终成功筛选出可高效负载和保护双链核糖核酸的纳米材料双层氢氧化物。在此基础上,团队成功创制出可防治立枯丝核菌病害的新型纳米农药。实验证明,该农药对立枯丝核菌病害防效超80%,高于一般传统化学药剂。目前,围绕该研究成果,团队已发表SCI论文1篇,申请发明专利1项。

中国农业科学院植物保护研究所所长陆宴辉研究员认为,该成果绿色、安全、高效,具有良好的生态价值、社会价值和应用前景。

“双链核糖核酸农药的劣势在于价格高昂,目前国际上双链核糖核酸合成成本约为1万美元/克。我们研发的大肠杆菌发酵技术可将成本降到100美元/克。”陈夕军表示,目前团队正在不断优化技术,以期尽快解决双链核糖核酸价格高昂的问题,助推双联核糖核酸农药大面生产,为高效生态农业发展再添新动力。

 
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