大农化
水稻恶苗病主要由藤仓镰刀菌（Fusarium fujikuroi）引起，该病菌通过定殖于种皮或胚侵染植株，对水稻生产造成重大威胁。生产上，常用杀菌剂悬浮剂进行种子处理，虽然能有效防治水稻恶苗病，但存在药剂靶向种子内部寄藏病原菌递释效率不高的问题。此外，采用三唑类药剂进行种子处理具有增加种苗药害的潜在风险。为解决上述问题，刘西莉团队开展了种子处理纳米制剂研发，并深入研究了其对种苗健康的保护机理。近期以 “Nano-formulated prothioconazole seed coating improves rice bakanae control and seedling establishment via metabolome and respiration modulation”为题发表在Chemical Engineering Journal上。
采用相同配方通过砂磨法制备了用于水稻种子包衣的2%丙硫菌唑纳米悬浮剂（PROT NFS，平均粒径为172.56 nm）和2%丙硫菌唑悬浮剂（PROT FS，平均粒径为1.8 µm）。进行水稻种子包衣后，结合3D高精度测量技术和扫描电镜分析，发现PROT NFS比PROT FS显著提高了药剂对种子表面乳突和谷等微纳结构的覆盖均匀性。HPLC检测显示，PROT NFS包衣处理中吸收分布于水稻根部和茎部的丙硫菌唑达10.43 mg/kg和1.89 mg/kg（21 d），相比于PROT FS处理分别增加了64.79%和137.65%。生物活性试验结果表明，与PROT FS相比，PROT NFS对恶苗病的防效从60.72%增加至85.71%，提升显著（图1）。
图1 PROT NFS包衣对丙硫菌唑传导分布及其对水稻恶苗病防治效果的影响机制
结合代谢组分析和Q2种子活力分析，揭示了药剂对种苗安全性的影响机制。结果显示，PROT FS影响了水稻种子的糖代谢和氨基酸代谢，使发芽过程中的种子呼吸受阻，此外，也抑制了赤霉素GA3的生物合成，进而对种子发芽率和秧苗素质（株高、根长、干重、鲜重）产生了不同程度的抑制作用。然而，PROT NFS与空白种子无显著差别，表明纳米尺度的分散可有效缓解药剂对作物的胁迫（图2、图3）。
图2 PROT NFS和PROT FS包衣对种子发芽阶段呼吸（Q2检测）和种苗安全性的影响
图3 PROT NFS和PROT FS包衣对水稻种子发芽阶段代谢的影响
综上所述，本研究制备的用于种子处理的丙硫菌唑纳米悬浮剂，相较于普通悬浮剂，在种表微纳结构覆盖均匀性、植株吸收传导效率、种子发芽活力及种苗安全性等方面均表现出显著优势（图4）。研究结果可为水稻恶苗病的高效防治和种苗安全性提升提供有效途径，为种子处理剂纳米化升级提供科学依据。
图4 PROT NFS的制备及其对种苗健康的保护机理研究示意图
中国农业大学植物保护学院博士生张奇珍为论文的第一作者，刘西莉团队的刘鹏飞教授为论文通讯作者。本研究受到国家重点研发计划（2023YFD1700300）和云南省重大科技专项计划（202302AE090003）项目资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.169529。
