纳米介孔二氧化硅调控农药在黄瓜植株中吸收运转性能的机制研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31701828
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1405.植物化学保护
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Improving the uptake and transportation performance of pesticides is a main scientific problem that researchers have been trying to study and solve in many years. Nanotechnology application in pesticide loading can change the uptake and transportation behavior of pesticides in plants by controlling the size and distribution of particles, which helps to increase the utilization efficiency of pesticides and reduce the dosage level in the non-target area and the environment. In this study, based on the actual situation of typical disease control in cucumber plants, mesoporous silica nanoparticles (MSNs) in different sizes and distribution will be prepared and carry two model pesticides with different uptake and transportation performance. The effect of size and distribution on the uptake and transportation of pesticide-loading particles in cucumber will be investigated. The micro-mechanism of MSNs regulating the uptake and translocation of systemic and non-systemic pesticides in cucumber plants will be clarified. This study provides the basic theory for optimizing the design of MSNs as carriers of pesticides and opens up a new technical way to improve the uptake and transportation performance of pesticides in plants.
改善农药在植物体内吸收运转性能是提高农药内吸传导活性的有效措施,也是多年来科研工作者着力研究解决的重要科学问题。利用纳米技术,有效负载农药成分,通过载药颗粒粒径、分散度等的调控,改善农药在植物体内的吸收运转性能,可提高农药的有效利用率,降低其在非靶标区域和环境中的投放量。本项目拟基于黄瓜上典型病害防控实际场景,制备粒径尺度和分布不同的纳米介孔二氧化硅载体颗粒,分别对两种内吸性不同的模式农药进行载药,研究粒径尺度和分布等对载药颗粒在黄瓜植株体内吸收运转性能的影响规律,阐明纳米介孔二氧化硅对调控不同内吸性农药在黄瓜植株中吸收运转性能的微观机制。本项研究为优化纳米介孔二氧化硅载药颗粒的设计提供理论基础,为改善农药在植物体内的吸收运转性能开辟新的技术途径。

结项摘要

农药减量使用迫在眉睫,科学有效的使用农药可保障农业生产和生态环境安全。运用现代前沿科技手段,如纳米技术等,可提高农药有效利用率,降低其在非靶标区域和环境中的投放量与残留污染。根据农药性质、植物病虫害发生规律特点及环境条件,改善农药在植物体内吸收运转性能,是目前提高农药利用率的有效途径之一。本研究选择纳米介孔二氧化硅作为农药载体,嘧霉胺、咪鲜胺、螺虫乙酯、唑菌酯作为模式农药,制备了载药颗粒,研究了农药在黄瓜植株体内的吸收运转及代谢规律。通过表面活性剂、共结构导向剂和硅源的自组装,获得纳米介孔二氧化硅载体,然后采用溶剂挥干法,用纳米介孔二氧化硅分别对嘧霉胺、咪鲜胺、螺虫乙酯、唑菌酯进行载药,获得载药颗粒,同时对载体颗粒用异硫氰酸荧光素标记。通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜观察、氮吸附-解吸附测试等结果说明,纳米介孔二氧化硅载体和载药颗粒都呈现球形的形状,粒径大小为纳米级别;通过物理作用农药能够进入介孔结构中,实现负载,同时可通过pH环境调控释放效果。将载药颗粒对黄瓜叶片进行处理后,研究了嘧霉胺、咪鲜胺、螺虫乙酯及其代谢产物在黄瓜植株不同部位及果实中的剂量分布规律。结果表明,纳米介孔二氧化硅载体能够被黄瓜叶片迅速吸收,并传输到根、茎等其他部位;与传统的悬浮剂相比,纳米介孔二氧化硅载体颗粒能够更好的被叶片吸收和转运;纳米介孔二氧化硅载体能够作为一种控释材料,可减缓农药在黄瓜叶片中的代谢。将载药颗粒对黄瓜根部进行处理后,研究了不同粒径大小的唑菌酯载药颗粒在黄瓜中吸收的效果,结果表明粒径较小的载药颗粒更容易被黄瓜有根部吸收并传输到叶部。本研究可为优化纳米介孔二氧化硅农药载体设计提供试验经验,为改善农药在植物体内传输性能开辟新的技术途径,为纳米材料在农药领域的应用提供了重要的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhancement of Spirotetramat Transfer in Cucumber Plant Using Mesoporous Silica Nanoparticles as Carriers
使用介孔二氧化硅纳米粒子作为载体增强螺虫乙酯在黄瓜植物中的转移
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.8b04415
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Zhao Pengyue;Yuan Wanling;Xu Chunli;Li Fengmin;Cao Lidong;Huang Qiliang
  • 通讯作者:
    Huang Qiliang
Natural green-peel orange essential oil enhanced the deposition, absorption and permeation of prochloraz in cucumber.
天然青皮橙精油增强咪鲜胺在黄瓜中的沉积、吸收和渗透
  • DOI:
    10.1039/c9ra02809a
  • 发表时间:
    2019-06-25
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yuan, Wanling;Zhao, Pengyue;Chen, Huiping;Wang, Liang;Huang, Guizhen;Cao, Lidong;Huang, Qiliang
  • 通讯作者:
    Huang, Qiliang
Size effect of mesoporous silica nanoparticles on pesticide loading, release, and delivery in cucumber plants
介孔二氧化硅纳米粒子对黄瓜植物中农药负载、释放和输送的尺寸效应
  • DOI:
    10.3390/app11020575
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied Sciences (Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Y.;Xu C.;Huang Q.;Cao L.;Teng F.;Zhao P.;Jia M.
  • 通讯作者:
    Jia M.
Sulfonate-Functionalized Mesoporous Silica Nanoparticles as Carriers for Controlled Herbicide Diquat Dibromide Release through Electrostatic Interaction
磺酸盐功能化介孔二氧化硅纳米粒子作为通过静电相互作用控制除草剂敌草快二溴化物释放的载体
  • DOI:
    10.3390/ijms20061330
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Shan Yongpan;Cao Lidong;Xu Chunli;Zhao Pengyue;Cao Chong;Li Fengmin;Xu Bo;Huang Qiliang
  • 通讯作者:
    Huang Qiliang
Application of imidacloprid controlled-release granules to enhance the utilization rate and control wheat aphid on winter wheat
应用吡虫啉控释颗粒提高冬小麦利用率并防治麦蚜
  • DOI:
    10.1016/s2095-3119(20)63240-3
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Journal of Integrative Agriculture
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Yuan Wan-ling;Xu Bo;Ran Gang-chao;Chen Hui-ping;Zhao Peng-yue;Huang Qi-liang
  • 通讯作者:
    Huang Qi-liang
共 6 条
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    赵鹏跃;李松岩;杨星朋;刘智龙;宋建霖;何长征;杨宇;滕达;柳辛墨;胡时栋;杜晓辉
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    杜晓辉
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    2017
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    赵世瑾;姚凯;李娜;赵鹏跃;王翠翠;王丹;张欣达;郭永泽;李存
  • 通讯作者:
    李存
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    宋玉莹;曹 冲;徐 博;冉刚超;曹立冬;李凤敏;赵鹏跃;黄啟良
  • 通讯作者:
    黄啟良
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    解放军医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨宇;李宇轩;宋建霖;刘智龙;刘帛岩;赵鹏跃;朱圣宇;杨星朋;李松岩;王玉锋;杜晓辉
  • 通讯作者:
    杜晓辉
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    50 万元
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    面上项目