我国科学家研发新型纳米载体 实现农药减害与植物生长调控双突破

农业生产中,农药使用长期面临“防效”与“安全”的两难:病虫害压力加大时,部分环节往往依赖提高用药浓度以求见效,但高浓度药剂更易引发药害,表现为叶片黄化、根系受抑、长势变弱等,进而影响产量稳定与品质安全。

在绿色发展导向下,如何在确保防治效果的同时降低对作物的胁迫,成为现代植保体系需要破解的关键问题之一。

从原因看,药害往往不是单一因素造成。

其一,传统制剂在作物表面或组织局部形成高剂量暴露,导致药剂对细胞膜、叶绿体等结构产生非靶向损伤;其二,农药在田间环境中易受光照、温度与湿度影响发生不均匀沉积与降解,既可能带来防效波动,也可能诱发重复施药;其三,部分作物在苗期或逆境条件下代谢能力较弱,对外源化学物更为敏感,药害风险随之上升。

要把“用药有效”与“用药安全”同时做到,需要在药剂递送方式、释放节律与作物生理调控上实现系统性改进。

针对这一难题,中国农业科学院烟草研究所烟草病虫害绿色防控创新团队提出以新型纳米载体优化农药递送与作物响应的思路,研发出一种引入卟啉结构单元的共价有机框架纳米载体,并在研究中验证其在减轻药害和促进生长方面的综合效应。

研究显示,该载体一方面可作为农药的“稳定运输平台”,保持良好孔道结构以实现装载与递送,降低药剂对植物组织的直接刺激;另一方面,卟啉结构单元具备光响应特性,使载体具有“信号触发”能力,为调控植物生理提供了新的介质。

从影响看,这一成果的意义不仅在于“把药送得更准”,更在于“把伤害降下来、把长势带起来”。

当农药通过该纳米载体递送,即便在较高浓度处理条件下,也能显著减轻作物药害表现。

进一步机理研究揭示,该载体可经根系进入植株并在体内迁移,卟啉结构单元如同微型光响应组件,能够激活植物体内的光信号相关通路,带动生长基因表达与生理活性提升,从而使作物生长潜能得到释放。

这种“防控—调控”协同的路径,为传统植保从单纯依赖化学杀伤向更精细、更友好的综合治理升级提供了参考。

在对策层面,推动类似技术从实验室走向田间,需要与现有绿色防控体系统筹设计。

一是围绕主要作物和重点病虫害场景,建立“载体—药剂—作物—环境”配套参数,明确适宜剂量、施用时期与光照等条件下的最佳组合;二是加强与减量增效技术联动,如精准施药、种子处理、土壤健康管理等,形成全程解决方案,减少重复施药与无效投入;三是完善安全评估与标准体系,聚焦纳米材料在生态环境中的行为、残留与可控性,确保推广应用可验证、可追溯、可监管;四是推进成果转化与产业协同,面向生产端需求优化制剂工艺与成本结构,提高农户可获得性和使用便利性。

展望未来,光信号驱动的植保与生长调控技术有望成为绿色农业的重要方向之一。

一方面,随着材料科学与植物生理研究深入,具备多功能响应的载体可能进一步实现按需释放、定向递送与逆境缓解等复合目标;另一方面,在粮食安全与生态安全并重的背景下,减少化学投入强度、提升单位投入产出,将是农业科技创新的重要评价维度。

该研究提供的“纳米递送+光信号激活”思路,为探索更安全、更高效的农业投入品形态打开了空间。

农业现代化的核心在于实现高效与绿色的统一。

中国农业科学院烟草研究所的这项创新成果,正是在这一理念指导下的具体实践。

通过将纳米材料技术、光生物学原理与农业生产实际相结合,科研团队为传统农业面临的难题提供了新的解决方案。

这不仅体现了我国农业科技的创新能力,也预示着绿色农业发展的光明前景。

随着相关技术的进一步完善和推广应用,必将为保障国家粮食安全、促进农业可持续发展做出更大贡献。