农药是农业生产中的重要资料,也是保证农作物不受病虫害侵扰,稳产丰产的基础之一。但农药本身可能受到环境影响而发生降解,进而影响药效。因此,以纳米材料作为载体,对农药化合物进行负载和包裹,可以有效防止所载农药受环境中pH、温度等因素的刺激而发生降解,具有较大研究价值和应用潜力。

然而,农药有效成分被纳米材料负载后形成了一种新的载药颗粒,可能会对靶标作物生长带来与传统制剂不同的影响。这一问题是制约农药纳米化新型技术发展与应用的核心科学问题,也是新型农药制剂能否落地的关键,更是国内外农药监管部门重点关注的问题。

在此次研究中,科研人员结合代谢组学技术,对比研究了农药原药、纳米材料载体及纳米载药颗粒对靶标作物生长代谢的不同影响。

研究以纳米介孔二氧化硅为载体材料,制备了噻呋酰胺纳米载药颗粒,研究了其对水稻生长代谢的影响。

结果表明,噻呋酰胺原药对水稻植株的生长有一定的负面影响,施药后水稻植株中的叶绿素、总酚、总类黄酮、总蛋白等物质含量均发生一定的改变,而载药颗粒可以缓解农药有效成分对靶标作物生长的影响；利用代谢组学技术研究发现,噻呋酰胺原药处理后水稻幼苗中多种氨基酸代谢途径以及嘌呤和嘧啶代谢物的含量发生变化,而载药颗粒处理后水稻幼苗中相关氨基酸的含量显著增加,表明载体材料中硅元素的引入可促进水稻幼苗中氨基酸的合成,并减弱有效成分噻呋酰胺对其生长的负面影响。

据介绍,该项研究着眼农药纳米载药颗粒对靶标作物体生长代谢影响的微观层面,探索载药颗粒对靶标作物生长代谢影响的新机制和精准调控的新方法,为科学合理的研发与应用农药纳米载药颗粒提供理论依据与技术支撑。研究得到国家重点研发计划项目和中国农科院科技创新工程等项目资助。