該論文提出了一種沸石咪唑酯骨架ZIF-8 負載土壤熏蒸劑棉隆的納米緩釋體系,實現(xiàn)對黃瓜灰霉病菌的精準防控。

棉隆是一種土壤熏蒸劑,廣泛用于高附加值作物土傳病害的防控,通常在作物種植前使用。該試驗發(fā)現(xiàn),棉隆對灰霉病菌(Botrytis cinerea)具有很強的殺滅活性。據(jù)報道,灰霉病菌可以寄生200多種作物,包括溫帶和亞熱帶地區(qū)的大田作物、蔬菜和經(jīng)濟作物,是最具經(jīng)濟破壞性的病原體之一。 

它可以通過分泌草酸來浸漬和殺死宿主,草酸會立即降低感染區(qū)域的pH值。然而,棉隆遇水產(chǎn)生異硫氰酸甲酯,對所有生物具有很高的殺滅效果,并不推薦在作物生長期使用。因此,開發(fā)一種精準緩控體系實現(xiàn)棉隆對靶防控,降低其對植物和非靶標生物的毒性,擴大土壤熏蒸劑的應(yīng)用范圍具有重要的意義。

該研究采用一鍋法以二價鋅離子為金屬節(jié)點,2-甲基咪唑為有機配體通過自組裝形成一種十二面體多孔晶體結(jié)構(gòu)的鋅基金屬-有機骨架材料(平均粒徑為71.5nm),并通過物理吸附法負載棉隆。制備的納米顆粒具有較高的比表面積(1,229m2/g)及高熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。

該納米載藥體系表現(xiàn)出良好的pH敏感性以及可持續(xù)釋放性能,因而通過借助灰霉病菌產(chǎn)生的酸性物質(zhì)促使ZIF-8晶體結(jié)構(gòu)的坍塌,實現(xiàn)藥物的精準釋放,提高農(nóng)藥的有效利用度。

盆栽試驗表明棉隆ZIF-8納米顆粒對灰霉病的防效較棉隆微粒劑高出42.7%,且不會對黃瓜幼苗造成藥害。此外,通過ZIF-8結(jié)構(gòu)的包覆,棉隆對非靶標生物斑馬魚的毒性由高毒(LC50="0.354"mg/L,96h)降到中等毒性(LC50="4.453"mg/L, 96h)。該研究為熏蒸劑安全、高效、綠色使用及作物生長期使用提供了理論基礎(chǔ)。

中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所博士研究生任立瑞為該論文的第一作者,曹坳程研究員為論文的通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和河北省土傳病害綠色防控技術(shù)創(chuàng)新中心的資助。