无人机施药技术凭借高效、便捷、对施药人员安全等优势，已在作物病虫害防控中得到广泛应用。该技术多采用低容量喷雾方式，但高浓度药液易对作物产生潜在药害风险，因此亟需研发适合无人机施药的专用农药制剂。近日，中国农业大学植物保护学院刘西莉教授课题组在《Journal of Nanobiotechnology》发表题为“Pathogen-microenvironment-responsive and antioxidant-buffered propiconazole nanofungicide for safe and effective fungal disease control”的研究论文。研究构建了兼具病原菌微环境响应释放与抗氧化缓冲双重功能的纳米杀菌剂，实现了丙环唑的高度分散与侵染位点靶向递送，在显著提高病害防控效果的同时，大幅降低对水稻的药害风险，为纳米技术在低容量喷雾专用制剂研发中的应用提供了新思路。
在前期研究的基础上，针对丙环唑低容量喷雾防治水稻纹枯病中存在的高药害风险问题，设计制备了具有响应双重刺激释放能力的丙环唑纳米载药颗粒（Pro@CS/PQ）。Pro@CS/PQ以壳聚糖负载丙环唑为核，果胶-槲皮素偶联物为壳组装而成（图1）。在病原菌侵染形成的酸性环境或果胶酶存在下可快速释药，72 h累积释放率达87.4%。同时，天然抗氧化剂槲皮素可有效清除丙环唑诱导的水稻组织活性氧积累，维持氧化还原稳态，显著提升作物安全性。
图1 Pro@CS/PQ的制备过程及其表征
生物活性测定结果表明，与丙环唑乳油（Pro EC）相比，Pro@CS/PQ对立枯丝核菌、藤仓镰孢、灰葡萄孢及稻瘟病菌的抑菌活性显著提升或基本相当。水稻离体叶片防效试验显示，其保护效果与治疗效果分别可达85.8%和70.8%，显著优于传统乳油剂型。此外，纳米载体优良的界面特性显著改善了药液在水稻叶面的润湿与附着性能，耐雨水冲刷能力明显增强，经水冲刷后叶面保留率仍在60%以上，约为乳油剂型的2倍。
值得关注的是，Pro@CS/PQ显著提升了丙环唑对水稻幼苗的安全性。代谢组学分析进一步证实，Pro@CS/PQ有效缓解了丙环唑对水稻氨基酸、碳水化合物和嘧啶等关键代谢通路的干扰，从代谢水平上揭示了其降低药害、维持植物稳态的机理（图2）。
图2 不同浓度Pro@CS/PQ和Pro EC处理下水稻幼苗的代谢组分析
本研究将“病原微环境触发释放”与“抗氧化保护”机制整合于同一载药体系，不仅提高了药剂的利用率，更通过抗氧化策略有效降低了高浓度三唑类杀菌剂的药害风险（图3），为植保无人机专用高效安全纳米制剂开发提供了理论依据与技术支撑。
图3 丙环唑纳米农药的制备过程及作用机制示意图
中国农业大学植物保护学院博士生石鑫为论文的第一作者，中国农业大学刘鹏飞教授和刘西莉教授为共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1700304）以及云南省重大科技专项（202302AE090003）的资助。
原文链接： https://doi.org/10.1186/s12951-025-04005-6。
