近日，浙江大学农学院农药与环境毒理研究所赵金浩教授及其合作者连续在《Advanced Functional Materials》杂志上发表两篇研究论文，揭示了生物基功能材料通过改性对植物重要病害的协同防控作用及其机制，为减药增效提供了新的策略，并为推动绿色可持续农业发展奠定了基础。
论文一：
苹果树腐烂病是全球苹果产业面临的重大挑战，其致病菌苹果黑腐皮壳菌 (Valsa mali) 可分泌毒素迅速杀死宿主细胞，并依靠死体营养特性在皮层、韧皮部乃至木质部深层定殖，导致传统喷洒型杀菌剂难以渗透并彻底清除潜伏菌丝。现有防控措施主要依赖刮除病变组织并局部喷施或涂抹杀菌剂，但疗效有限、复发率高且操作繁琐。另一方面，为抵御病原入侵，植株通常会产生活性氧（ROS）的爆发，这是防御反应的关键步骤。然而，过度的ROS积累会引起邻近健康组织的坏死（超敏反应，HR），从而为依赖死体营养的病原菌提供更有利的定殖条件，反而加剧病害的扩展。因此，如何在有效控制病原入侵的同时调控侵染部位的ROS水平，避免过度氧化损伤，是实现苹果树腐烂病精准防控亟需解决的关键科学问题。
针对这一复杂问题，赵金浩教授研究团队基于病原菌与寄主互作机制，提出并构建了一种复合型智能纳米递送体系（Teb@PT-CMS）。该体系以病害发生时的活性氧（ROS）爆发为触发信号，兼具杀菌剂的靶向递送与植物体内氧化稳态调控双重功能，从而建立对苹果树腐烂病的“外防内调”防控策略。递送体系以水杨酸甲酯（MeSA）作为核芯，不仅增强了递送体系韧皮部运输性能，还赋予了对植物体内信号调节作用。所制备的Teb@PT-CMS呈现平均粒径约107.8 nm的球形颗粒，能够在环境中ROS刺激下实现剂量依赖性地杀菌剂释放，并可通过苹果叶片吸收，经韧皮部远距离输送实现杀菌剂的全株分布。防效实验结果表明Teb@PT-CMS的对苹果腐烂病的防控效率可提高至常规制剂提高的2.4倍，同时通过增强抗氧化酶活性有效降低植物组织中的ROS水平。此外，PT-CMS纳米载体显著降低了戊唑醇在人体HepG2细胞中的毒性，并且即使在高浓度条件下也不会诱导植物产生过度防御反应。本研究创新性地提出外部病害防控与内部氧化调控相结合的策略，为木质部和韧皮部病害的精准治理提供了新思路，并为推动绿色可持续农业发展奠定了基础。
图1 构建了一种ROS响应的纳米递送系统，能够同时负载杀菌剂(戊唑醇)和植物防御信号分子(水杨酸甲酯)，以实现对苹果维管束溃疡病的内部调控(调节植物体内的氧化应激)和外部控制(防御病原体感染)控制策略
农药所已毕业博士研究生熊秋雨为第一作者，浙江大学农学院赵金浩教授为唯一通讯作者。本研究得到国家“十四五重点研发项目”、国家自然科学基金、浙江省“尖兵领雁”项目的资助。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202511596
论文二：
设计基于宿主-病原体相互作用的可持续植物保护策略，是提高农药利用率并降低传统制剂环境风险的有效途径。本文基于水稻稻瘟病菌在作物遭受生物胁迫时，通过谷胱甘肽（GSH）爆发释放漆酶的现象，引入了与GSH响应性胱胺交联的木质素纳米载体，获得直径约90纳米的双响应性吡唑醚菌酯载药纳米载体（Pyr@MLC）。通过微乳液中甲基丙烯酰化木质素与胱胺酸交联合成Pyr@MLC。该载体在双重触发机制下加速杀菌剂释放：谷胱甘肽（裂解胱胺酸二硫键）与漆酶（降解木质素）。此外，Pyr@MLC展现出优异的分散性、叶面持留性，并使杀菌剂光稳定性提升30倍。在盆栽试验中，Pyr@MLC对稻瘟病的防治效果达61.4 ± 4.7%，显著优于非GSH响应型纳米载体（49.7 ± 4.9%）及吡唑醚菌酯悬浮浓缩剂（22.9 ± 2.4%），且在14天处理后仍保持高效。此外，共聚焦显微镜观察证实Pyr@MLC可在大麦植株中双向转运，且一个月内对植株生长无影响。这些发现凸显了木质素纳米载体在植物中实现高效靶向杀菌剂递送的潜力，为推进可持续农业提供了极具前景的策略。
图2. 上图：杀菌剂负载型双响应木质素基纳米载体的制备示意图；下图：其在灰霉病菌感染大麦植株中的预期刺激响应释放机制
浙江大学农药与环境毒理研究所已毕业博士生梁文龙为第一作者，浙江大学赵金浩教授、特文特大学可持续发展研究所Frederik R. Wurm 教授为共同通讯作者，本研究得到国家自然科学基金、国家“十四五重点研发项目”、浙江省“尖兵领雁”项目的资助。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202511202