中国农业大学理学院应用化学系吴学民教授团队在烟草青枯病绿色精准防控方面取得新进展

近日，中国农业大学理学院吴学民教授团队在《先进复合与混合材料》（Advanced Composites and Hybrid Materials）期刊（中科院一区）上在线发表研究论文《界面优化的中空金属-酚醛PDA@ZIF-8纳米载体，用于刺激响应型Zn²⁺/水杨酸盐共递送及烟草细菌性萎蔫的高效防治》（Interface-optimized hollow metal–phenolic PDA@ZIF-8 nanocarriers for stimuli-responsive Zn2+/Salicylate co-delivery and efficient control of tobacco bacterial wilt）。该研究围绕烟草青枯病绿色防控需求，创新构建了一种界面优化的空心金属-酚醛纳米递送体系，实现了Zn²⁺与水杨酸钠的协同递送以及病害微环境响应释放，为土传细菌病害的高效绿色防控提供了新的纳米农药设计思路。

烟草青枯病是由青枯雷尔氏菌引起的重要土传病害，在高温、高湿及酸化土壤条件下易暴发流行，严重威胁烟草等经济作物生产安全。传统化学农药存在活性成分易降解、叶面沉积效率低、环境负荷较高等问题，亟需发展兼具高效性与环境友好性的绿色农药递送体系。针对上述问题，研究团队基于ZIF-8金属有机框架材料，利用聚多巴胺（PDA）与Zn²⁺的配位作用，构建了具有空心结构的PDA@ZIF-8纳米载体，并进一步负载植物免疫诱导剂水杨酸钠（NaSA），形成NaSA@PDA@ZIF-8多功能纳米体系。该体系兼具金属离子缓释、植物免疫激活与界面增强等多重功能，实现了“病害响应释放—界面精准沉积—协同抗菌免疫”的一体化调控。

空心金属-酚醛纳米递送体系防治烟草青枯病示意图

研究结果表明该纳米体系对烟草青枯雷尔氏菌表现出优异的抑制效果，其EC50显著低于未修饰的ZIF-8材料。扫描电镜结果显示，经处理后的菌体出现明显皱缩、塌陷及内容物外泄等现象，表明该体系能够有效破坏病原菌细胞结构。同时，NaSA的引入还可激活植物自身防御反应，增强PAL、POD等防御相关酶活性，降低膜脂过氧化损伤水平，从而进一步提升植株抗病能力。相关研究表明，该体系在实现病原菌直接抑制的同时，还能够诱导植物免疫防御，展现出协同增效的绿色防控潜力。

空心金属-酚醛纳米递送体系对细菌的离体抑制活性

生态安全性评价结果表明，该纳米体系对非靶标生物、人源细胞及土壤微生物群落均未表现出明显毒性影响，具有良好的生物相容性与环境友好性。该研究不仅为绿色纳米农药在土传病害防控中的应用提供了新的理论依据和技术参考，也为多功能响应型农药递送体系的构建提供了重要思路。

空心金属-酚醛纳米递送体系对烟草青枯病的活体防治

中国农业大学为论文第一完成单位，理学院2024级硕士生吕泽为论文第一作者，吴学民教授、徐勇副教授为共同通讯作者，赵锐博士、郭鑫宇博士等参与了相关研究工作。该研究得到了国家重点研发计划等项目资助。

吴学民教授团队

吴学民教授团队长期从事绿色农药制剂与纳米农药创制、农药高效递送及农林有害生物绿色防控等方面研究，在Advanced Functional Materials、Advanced Composites and Hybrid Materials、ACS Nano等期刊发表论文150余篇，主编专著2部，获得省部级以上奖励5项，获得授权专利20余项，培养硕士、博士50余名。