我国是一个农业大国,人口众多,资源匮乏,长期面临粮食短缺的压力。诸多类型的农业灾害制约着我国农业的发展,其中,农作物虫害为主要灾害之一。粘虫（Mythimna separata）是我国农田主要咀嚼式害虫之一,它为害时间长且范围广,严重损害了玉米、小麦、水稻等主要粮食作物的产量和品质。为了控制粘虫灾害,大量的化学农药不断投入使用。由于传统化学农药利用率低,极易流失到周围环境当中,对环境以及非靶向生物甚至人类产生不利影响。而随着纳米技术飞速发展,高效安全的纳米材料为农作物病虫害的防治带来了新的解决思路,其中纳米硅以其抗虫性能和稳定安全的特性有望代替传统硅肥在农业上得以应用。目前已经有一些研究报道了纳米硅的抗虫效应,但其中的作用机制仍不清晰。因此,为了更好地推动纳米硅在农业虫害控制方面的应用,本研究课题以玉米、玉米粘虫为研究对象,选择具有荧光特性的纳米硅为纳米材料,以硅酸钠为传统硅酸盐肥料对照,通过微宇宙培养实验,构建纳米硅提高玉米粘虫抗性的最优培养体系（最佳施用剂量和施用方式）;从物理抗性和化学抗性两方面系统阐明叶施和土施纳米硅对玉米粘虫抗性的作用机制。主要研究结果如下:（1）通过不同浓度梯度的纳米硅和硅酸钠处理的培养实验,从粘虫生长状况和植物生长状况两个方面评价纳米硅的抗虫效应。叶面喷施和土壤施加中等剂量（50 mg/L或mg/kg）纳米硅都表现出了比同等剂量硅酸盐更好的抗虫效应,并且这种抗虫效应并不是由纳米硅对粘虫的直接毒性导致。通过延长粘虫的取食时间进一步筛选得出,纳米硅提高玉米粘虫抗性的最优培养体系为土壤施加50 mg/kg纳米硅。（2）通过叶面喷施实验,从物理抗性（硅含量）、营养成分（可溶性糖、游离氨基酸、营养元素）和诱导化学抗性（化学防御物质合成、绿原酸合成基因表达）三个方面分析纳米硅和硅酸盐对玉米粘虫抗性的作用机制差异。纳米硅表面氨基等官能团提高了纳米硅在玉米叶片上的附着力,从而促进了纳米硅在叶片中的积累,增强了植物的物理屏障。植物营养成分的变化并不是玉米对粘虫产生抗性的主要原因。纳米硅显著上调了玉米绿原酸合成关键基因PAL、C4H、4CL、C3H和HCT的表达,从而促进了绿原酸的生物合成,增强了玉米对粘虫的抗性。（3）通过土壤施加实验,从物理抗性（硅含量、硅通道蛋白基因表达、木质素含量、叶片厚度）和诱导化学抗性（化学防御物质合成、门布合成基因表达、茉莉酸含量）两个方面分析纳米硅和硅酸盐对玉米粘虫抗性的作用机制差异。纳米硅显著上调了硅通道蛋白基因Lsi1、Lsi2和Lsi6的表达,促进了硅的吸收及在植物组织的沉积,形成了物理屏障。纳米硅能够通过促进植物叶片木质素的合成,增加叶片的厚度来提高叶片的机械强度。纳米硅显著提高了玉米叶片中茉莉酸的含量,显著上调了玉米门布合成关键基因Bx10/11、Bx12、Bx14和Glu1的表达,从而促进了门布的生物合成,增强了玉米对粘虫的抗性。