福建农林大学研发一种安全有效基于苏云金芽孢杆菌的纳米生物农药防治茶叶害虫

作者：农业纳米科技 2024/4/3 10:12:21
近日，福建农林大学植物保护学院关雄教授团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry（中科院一区TOP, IF= 6.1）上在线发表了题为“Development of a Safe and Effective Bacillus thuringiensis-Based Nanobiopesticide for Controlling Tea Pests”

近日，福建农林大学植物保护学院关雄教授团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry（中科院一区TOP, IF= 6.1）上在线发表了题为“Development of a Safe and Effective Bacillus thuringiensis-Based Nanobiopesticide for Controlling Tea Pests”的研究论文，该团队研发一种安全有效基于苏云金芽孢杆菌的纳米生物农药防治茶叶害虫。

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Mg(OH)2作为苏云金芽孢杆菌（Bt）Cry1Ac蛋白的纳米载体，合成的Cry1Ac− Mg(OH)2复合材料为规则均匀纳米片。Nano-Mg(OH)2可有效提高Cry1Ac蛋白对茶尺蠖的杀虫作用。可增强Cry1Ac蛋白对肠上皮细胞和微绒毛的损伤程度，诱导和富集中肠活性氧（ROS）的产生，增强Cry1Ac蛋白降解为活性片段。此外，抗漂洗试验表明，Cry1Ac−Mg(OH)2复合材料与茶叶表面的缺口结构结合。Cry1Ac蛋白保留率提高11.45%，喷施的Nano-Mg(OH)2被茶树不同组织快速吸收。此外，纳米Mg(OH)2和复合材料对非靶标生物没有显著影响。这些结果表明，纳米Mg(OH)2可以作为一种安全有效的生物农药载体，为稳定高效的Bt制备提供了新的方法。

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对生物活性和杀虫机理的影响：图2a显示，与Cry1Ac蛋白（2.327 μg/mL）相比，Cry1Ac− Mg(OH)2复合材料的LC50值（1.932 μg/mL）较低。结果表明，Nano- Mg(OH)2对斜楸幼虫无显著毒性。然而，与Cry1Ac蛋白处理相比，Cry1Ac− Mg(OH)2处理后的幼虫死亡率显著更高（p < 0.05），nano- Mg(OH)2有效地保护了蛋白质并增强了杀虫生物活性。此外，TEM显示对照组中肠上皮细胞上的微绒毛排列紧密，保持完整。当用nano-Mg(OH)2喂食时，E. obliqua的上皮细胞和微绒毛保持完整（图2b）    

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纳米Mg(OH)2的生物安全性评价：我们监测了不同浓度的纳米Mg(OH)2对茶树、微生物（Bt和大肠杆菌）、水生动物（金鱼）和种子萌发和生长（Pennisetum）的影响，以评估纳米Mg(OH)2的生物安全性。不同处理下茶树的SOD和POD表达水平差异不显著，表明纳米Mg(OH)2没有表现出显著的毒性，对茶树的生长没有影响。此外，与对照组相比，添加纳米Mg(OH)2后Bt和大肠杆菌的OD600值（12.5−500 mg/mL）没有显著差异，表明纳米Mg(OH)2不影响Bt和大肠杆菌的生长。此外，不同浓度的纳米Mg(OH)2对淡水鱼的成活率没有影响，而Pennisetum的种子萌发和高度与ddH2O处理没有显著差异。结果表明，纳米Mg(OH)2对微生物、动物和植物具有较高的生物安全性。

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