全球已有超600种害虫对至少一类杀虫剂产生抗药性，褐飞虱作为水稻首要害虫，抗药性问题尤为严峻，其对新烟碱类杀虫剂呋虫胺已形成中高水平抗性，导致田间防效下降。ATP结合盒（ABC）转运体通过介导药物跨膜外排是害虫抗药性的核心驱动机制之一，但直接靶向该防御系统的防控手段十分匮乏。纳米载体在农业中可提升农药利用率，而肿瘤治疗领域中ZIF-90可通过锌离子干扰线粒体功能、抑制ATP生成进而下调ABC转运体、逆转多药耐药的策略，为农业害虫抗药性治理提供了跨界借鉴的新思路。
近日，南京农业大学高聪芬/高云昊团队在国际期刊（IF=15.6）发表科研成果——″Interference of ATP-Binding Cassette Transporter by Functional Nano-Delivery System for High Efficiency Management of Insecticide-Resistant Nilaparvata lugens″文章发表在《Advanced Science》，本研究成功构建负载呋虫胺的沸石咪唑骨架-90纳米递送系统（Din@ZIF-90），证实其可通过靶向抑制褐飞虱ABC转运体关键基因NlABCG3与NlABCH1的表达，削弱药物外排功能，有效逆转褐飞虱对呋虫胺的抗药性；该纳米制剂兼具光稳定性提升、pH/ATP双响应释放、叶面高黏附等优势，同时对非靶标蜜蜂毒性更低、对水稻作物安全且具有促生长效应，为害虫抗药性治理提供了纳米靶向调控的全新路径。
研究通过一步法快速合成Din@ZIF-90纳米粒，平均水合粒径712.4nm，高效液相色谱测定载药量达19.58%，药物包封未破坏ZIF-90的晶体骨架结构。生物测定结果显示，其对呋虫胺抗性褐飞虱的半致死浓度（LC₅₀）降至26.26mg/L，增效比达2.03，同等浓度下防效显著优于呋虫胺原药，且空白载体本身无杀虫活性。机制层面，ZIF-90可显著降低昆虫细胞内ATP水平，抑制抗性褐飞虱中NlABCG3与NlABCH1基因的诱导上调；RNA干扰实验证实，沉默这两个基因可显著提升褐飞虱对呋虫胺的死亡率，分子对接进一步验证了呋虫胺与两个转运蛋白的结合能力，明确二者介导呋虫胺外排的功能。此外，Din@ZIF-90使呋虫胺光降解半衰期提升2.1倍，在褐飞虱中肠酸性环境与胞内ATP条件下可智能释放药物；其叶面润湿与持留能力显著优于原药，同时不影响呋虫胺在水稻体内的内吸传导性。生态安全评估显示，该纳米制剂对蜜蜂的急性接触毒性降低3倍，ZIF-90载体对水稻种子萌发无负面影响，还可通过补充锌元素促进幼苗生长。
该研究首次将肿瘤多药耐药逆转的纳米策略跨界应用于农业害虫抗药性治理，证实ZIF-90可作为功能性载体靶向干扰ABC转运体功能，在提升杀虫活性的同时兼具环境友好性，为破解害虫抗药性难题、开发新型智能纳米农药提供了理论依据与技术范式。
原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.76866
来源: 公众号：植虫菌硏究进展
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