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中国农业大学植保学院沈杰教授团队和梁沛教授团队联合研发可治理广谱代谢抗性的多元纳米制剂

发布日期: 2024- 02- 07 信息来源: 中国农业大学植保学院 字体:[ ]

近日,植物保护学院沈杰教授团队联合梁沛教授团队在综合性期刊《高级研究杂志》(Journal of Advanced Research)在线发表了题为《自组装纳米递送平台提升草地贪夜蛾广谱药剂敏感性》(Self-assembled co-delivery nanoplatform for increasing the broad-spectrum susceptibility of fall armyworm toward insecticides)的研究论文。该研究建立了一种自组装纳米递送平台,可提升草地贪夜蛾对杀虫剂的广谱敏感性,治理代谢抗性。

不科学的杀虫剂使用已导致害虫对几乎所有类别的杀虫剂产生抗性。增强解毒代谢能力是抗性产生的常见机制。草地贪夜蛾已经发展出对杀虫剂的抗性,这种抗性与解毒基因的过度表达有关。基于此,该研究设计了一种多元纳米制剂,以增加其对杀虫剂的广谱敏感性。使用基因干扰、转录组测序、和酶活性测定确认了转录因子Nrf2在解毒中的调控功能。采用星型阳离子聚合物(SPc)构建了一种杀虫剂/SPc/ dsNrf2复合物,使用等温滴定量热法、动态光散射法和透射电镜解析了其自组装的作用机制。使用荧光示踪技术检测了SPc负载的dsRNA的体内外递送效率。融合细菌表达系统和纳米递送系统,创建了一种多元纳米制剂,并在实验室和田间测试了其生物活性。

该研究证明了Nrf2在调控草地贪夜蛾解毒中的关键作用,发现沉默Nrf2可以抑制解毒基因的表达并增加害虫对杀虫剂的敏感性。采用纳米载体SPc建立了一个可同时装载递送dsNrf2和杀虫剂的纳米自主装平台。纳米尺度的杀虫剂/SPc/dsRNA复合物在细胞水平和活体水平上均具有较高的递送效率。杀虫剂/SPc/dsNrf2复合物的杀虫活性显著提高,对氯虫苯甲酰胺的增效比为5.43-6.25,对甲维盐的增效比为4.45-15.00。最后,该研究使用细菌表达系统和纳米递送系统,开发了一种多元纳米制剂,具有良好的叶片保护和害虫控制效果。该研究提供了一种革命性和通用的策略,以增加杀虫活性和减少应用剂量。

植物保护学院沈杰教授、张雷副教授和闫硕副教授为该论文的通讯作者,闫硕副教授为论文的第一作者。高希武教授、梁沛教授、史雪岩教授,北京化工大学尹梅贞教授,植物保护学院硕士生李明键、胡梦凡,博士生蒋沁宏、李名珊参与了该工作。本研究鸣谢博士后卢娟在论文润色方面提供的帮助。该研究得到了国家自然科学基金项目(32372631)、国家重点研发计划(2021YFD1400700, 2021YFC2600404和2023YFD1700304)的支持与资助。

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