水稻恶苗病是典型的种传病害，其病原菌可潜伏定殖于水稻种子的颖壳、胚和胚乳中，依靠种子带菌实现苗期侵染与田间发病。咯菌腈是目前生产中主要的种子处理剂，对种传、土传病害防效优异，但因其内吸活性差、仅具备保护和局部治疗作用，难以彻底清除种子内部寄藏病原菌，长期面临药剂利用率低、防效受限的技术难题。针对这一瓶颈，刘鹏飞教授带领纳米技术小组创新研发了pH响应型纳米种衣剂，相关结果发表于《Chemical Engineering Journal》期刊，为水稻恶苗病的高效精准防控提供了重要解决方案。
采用常温一锅法制备并经多手段表征，获得了壳聚糖表面修饰的COFs基咯菌腈纳米颗粒（FLU@COF-CS）。该纳米颗粒载药量9.32%，平均粒径212 nm，呈海胆状结构，通过响应低pH值来加速释放咯菌腈，阻断病原菌增殖。相较于普通悬浮剂（FLU FS），咯菌腈纳米悬浮剂（FLU@COF-CS NFS）表现出更加优异的种表微纳结构均匀覆盖能力和高效吸收传导特性，研究深入揭示了制剂纳米功能化提升咯菌腈在种苗内的靶向递送效率和对恶苗病的精准防控。具体防病机理如图1。
图1. FLU@COF-CS的制备及应用示意图
离体抑菌试验表明，FLU@COF-CS的抑菌活性显著优于咯菌腈原药（FLU TC）和悬浮剂，抑菌活性较FLU FS提升3.37倍，展现出优异的增效作用。对接菌水稻种子播后14 d秧苗带菌量的qPCR分析结果显示，FLU@COF-CS NFS包衣处理组的病原菌基因检出量显著低于FLU FS处理组，实现病原菌″零检出″的NFS最低用量为0.125 g/kg种子，而FS为0.3 g/kg种子。综上，表明纳米功能化策略显著提升了咯菌腈对种子带菌消毒效率，实现了减量用药（图2）。
图2. FLU@COF-CS对水稻恶苗病菌的抑菌活性及其对恶苗病的防效
SEM与CLSM观察显示，海胆状纳米颗粒在水稻种壳表面呈均匀致密分布，有效覆盖乳突、纹沟等难附着位点。EDS联合HPLC分析揭示，纳米颗粒可穿透种皮转运至胚乳和胚部，播后3–14 d种胚咯菌腈转运效率提高了100.67%–291.02%，播后14–35 d根系吸收率提高了13.06%–55.07%（图3）。
图3. FLU@COF-CS NFS包衣对咯菌腈种苗内传导分布的影响
针对病原菌的TEM与SEM进一步观察显示，在酸性微环境驱动下， FLU@COF-CS解离形成20–50 nm小颗粒，增强了咯菌腈对菌丝细胞膜的吸附、破坏和渗透能力（图4）。
图4. FLU@COF-CS NFS对菌丝细胞膜的吸附和渗透能力
安全性研究表明，与FLU FS相比，FLU@COF-CS NFS降低了对土壤有益微生物群落的潜在影响，同时也降低了对斑马鱼急性毒性，并提升了水稻出苗安全性（图5）。综上所述，该项工作成功研发了一种环境友好、作物安全的咯菌腈种子处理纳米悬浮剂，实现了有效成分靶向种子内部寄藏真菌的高效递送，为杀菌剂的减量用药提供了重要依据。
图5. FLU@COF-CS NFS和FLU FS包衣对水稻根际土壤微生物的影响
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.178286
来源: 公众号：刘西莉课题组
