近日,扬州大学园艺园林与植物保护学院的杨晓东/冯建国团队在国际权威期刊《Nature Communications》上发表了题为“Discovery of farnesal from a wild cucumber landrace enables eco-compatible biopesticide development against aphids”的研究论文 。该研究深入发掘了中国西双版纳生物多样性热点地区的野生黄瓜资源,成功鉴定出一种高效的天然抗蚜化合物——法尼醛(farnesal),并通过纳米技术将其转化为环境友好型生物农药,实现了“源于自然,归于自然”的有害生物综合治理新模式 。
研究背景
蚜虫是危害农业生产的重大害虫,会吸食作物汁液、传播病毒导致减产。传统化学农药易引发环境污染、杀伤有益生物、诱发害虫抗药性,环保型生物农药成为可持续防控的核心方向。但当前生物农药研发受限于新型天然活性物质发现不足,而园艺作物次生代谢物是天然抗虫物质宝库,纳米乳剂技术可解决天然物质水溶性差、稳定性弱的应用难题。
实验方法
以抗蚜野生黄瓜XSBN032和感蚜品种YZU009A为材料,通过非靶向代谢组学与GC-MS技术筛选抗蚜挥发性物质;采用超声均质法制备法尼醛纳米乳剂,优化乳化剂种类与浓度;通过浸叶、驱避、喷雾试验测定制剂防效,结合光合指标、叶绿体荧光评估对作物的安全性;利用转录组解析杀蚜分子机制,开展天敌昆虫、土壤动物、人体肝细胞的三重安全性验证。
核心结果
XSBN032中的法尼醛含量显著高于感蚜品种,是核心抗蚜物质;7%Tween80配制的0.33g/L法尼醛纳米乳剂为最优配方,兼具稳定性与叶片附着力,24小时蚜虫致死率74.9%,驱避率45%-48%。该制剂6小时内即可扰乱蚜虫氨基酸、脂肪酸及三羧酸循环代谢,抑制其生长繁殖,作用通路不依赖蚜虫报警信息素法尼烯。制剂对黄瓜光合系统无损伤,还能缓解蚜虫造成的叶绿体损伤;对瓢虫、草蛉等蚜虫天敌致死率极低,蚯蚓无致死效应,对人体肝细胞无明显毒性,同时对烟粉虱、稻纵卷叶螟等害虫具有广谱防效。
研究结论
本研究构建了“抗性种质筛选—活性物质鉴定—纳米制剂优化—生物活性验证”的创新生物农药研发流程,证实法尼醛纳米乳剂是高效、安全、环保的抗蚜生物农药。该研究为天然产物结合纳米技术的绿色农药开发提供了可复制的范式,有效突破传统生物农药研发瓶颈,为农业可持续绿色防控提供了新策略。