【摘 要】
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棉花是中国重要的经济植物,镰刀菌引起的棉花枯萎病仍是影响棉花产量的主要疾病之一,目前尚无简单易行的防治手段。利用纳米载体运输抗菌药物可以提供一种新的防御镰刀菌的有效策略。纳米材料通常是至少有一个维度在1-100 nm之间的材料,因其尺寸而具有一些特定性质,例如较高的表面积与体积比、独特的电导和光学特性。当前,农业纳米技术是行业中的研究热点之一,这项技术有望控制农用化学品的释放,并定向输送提高植物抗
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棉花是中国重要的经济植物,镰刀菌引起的棉花枯萎病仍是影响棉花产量的主要疾病之一,目前尚无简单易行的防治手段。利用纳米载体运输抗菌药物可以提供一种新的防御镰刀菌的有效策略。纳米材料通常是至少有一个维度在1-100 nm之间的材料,因其尺寸而具有一些特定性质,例如较高的表面积与体积比、独特的电导和光学特性。当前,农业纳米技术是行业中的研究热点之一,这项技术有望控制农用化学品的释放,并定向输送提高植物抗病性、有效利用养分和促进植物生长所需的各种药物分子。本研究通过合成两类具有代表性的纳米材料,在进行材料性质表征后,分别用于负载咯菌腈（模式抗菌药物）,测定生物相容性及其在植物体内的分布情况,并探究不同条件下两种纳米载体运载咯菌腈抑制镰刀菌的实际效果。主要研究结果如下:（1）实验合成的zeolitic imidazolate framework-8（ZIF-8）纳米材料具有良好的分子负载能力,其负载物的缓释速度可控,但药物的总释放比率较低。动态光散射与Zeta电位分析表明,ZIF-8材料负载咯菌腈后较ZIF-8材料的平均粒径降低约75 nm,Zeta电位的绝对值上升,说明ZIF-8-咯菌腈在水溶液中的分散性较好不易聚集,同时其生物相容性较好,具有进入植物体内的潜力。激光共聚焦显微镜观测与LC-MS的结果表明ZIF-8纳米材料在棉花植株叶片中的分布最高,其次是茎部,根部中分布极少,LC-MS对咯菌腈的组织浓度测定同样佐证了这个结果。抑菌实验结果表明,ZIF-8-咯菌腈在黑暗条件下的抑菌效果良好。（2）为了实现对咯菌腈在紫外线照射下的保护,C-Dots-MSN纳米材料被用于咯菌腈的药物输送。这种复合纳米材料既能够有效负载咯菌腈,其缓释体系较ZIF-8载体具有更高的总释放比,且具有更长的释放时间。动态光散射分析结果表明,C-Dots-MSN材料具有比ZIF-8材料具有更小的平均粒径,且负载咯菌腈后,C-Dots-MSN-咯菌腈的平均粒径基本保持不变。Zeta电位分析的结果表明,MSN相关的三种材料电位绝对值的从高到低分别为C-Dots-MSN-咯菌腈,C-Dots-MSN,MSN材料。激光共聚焦显微镜观测与LC-MS的实验结果一致表明,C-Dots-MSN-咯菌腈在棉花植株的根茎叶中均有分布,叶片中的含量最高,根中其次,茎部含量最低。增加碳点后的介孔二氧化硅材料负载咯菌腈,在紫外线照射条件下的抑菌能力较无碳点材料明显上升。在模拟田间光照条件下,C-Dots-MSN-咯菌腈的抑菌能力仍为三组中最优,在咯菌腈等效浓度最低的4.5μg/m L下即可完全抑制镰刀菌的生长。紫外条件下C-Dots-MSN-咯菌腈作用下镰刀菌孢子萌发后的菌丝长度约为空白对照的40%,模拟田间光照条件下的菌丝长度约为空白对照的65%。棉花叶片上的抑菌实验结果表明了C-Dots-MSN-咯菌腈在生物体结构中也具有有效的抑菌能力。实验结果表明:我们成功构建了两种载药的纳米平台,它们提高咯菌腈在植物组织中输送效率的同时,对镰刀菌有较强的抑制效果。其中C-Dots-MSN-咯菌腈具备抗紫外和抑菌的双重功效,在实际农业中有一定的应用前景。
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