纳米颗粒智能喷雾有助于作物在感染开始前阻断感染

随着气候变化加剧了植物病害在全球的传播，一种新的纳米颗粒智能喷雾可以通过阻止有害细菌通过叶子上的小孔进入来帮助作物自我保护。

喷雾由新加坡国立大学设计与工程学院化学与生物分子工程系助理教授Tedrick Lew领导的一个团队开发的纳米颗粒制成。这些纳米粒子旨在将抗菌化合物直接输送到植物的气孔——植物叶子上的气孔，让它呼吸，但也可以作为感染的门户。“我们称之为‘SENDS’的颗粒——气孔靶向工程纳米颗粒的缩写——被设计成精确地粘附在这些孔上，就像一把找到钥匙的锁，”助理教授Lew说。“一旦就位，它们就会释放天然抗菌剂，阻止病原体进入并感染植物。”

该团队的研究于2025年5月23日发表在《自然通讯》杂志上。

更智能的工具

根据联合国粮食及农业组织的数据，植物病害每年在全球范围内摧毁价值约2200亿美元的作物。

气候变化导致的气温上升和天气模式的变化给害虫和病原体提供了更多的传播机会。如果不加以控制，这些可能会抵消新农业技术和改良作物品种带来的许多预期收益。“在世界各地，气候变化使植物病害更容易传播，农民更难控制它们，”助理教授Lew说。“我们需要更智能的工具，帮助植物以更精确和可持续的方式保护自己。”

与覆盖整个植物并可能损害周围生态系统的传统杀虫剂不同，SENDS在需要的地方精确地提供治疗，最大限度地减少浪费和附带损害。

这些颗粒是由锌制成的，锌是一种已经在肥料中发现的微量营养素。它们被设计成多孔的，因此可以携带抗菌剂，在喷洒后逐渐溶解，随着时间的推移释放出其中的内容物。其结果是一种水基喷雾，可以像传统的农业处理一样使用，并且不会影响植物的自然功能，如光合作用和气体交换。

助理教授Tedrick Lew（左）与博士生和研究报告Suppanat Puangpathumanond的主要作者（右）。图片来源：新加坡国立大学设计与工程学院一种名为“SENDS”的纳米粒子材料样本，是气孔靶向工程纳米粒子的缩写。图片来源：新加坡国立大学设计与工程学院，放大50000倍的纳米颗粒材料SENDS图像。学分：新加坡国立大学设计与工程学院20倍的抗性

在实验室测试中，研究小组表明，用靶向颗粒处理的植物比用非靶向处理的植物对感染的抗性高20倍。这种喷雾对一系列粮食作物有效，包括白菜、豆类、水稻和大麦等叶菜。即使在降雨后，它也能很好地附着在叶子表面，有助于减少径流和过量农用化学品的污染。“这是为了在感染开始之前阻止感染，”助理教授Lew说。“通过在门口精确地阻止细菌进入，我们可以保护植物，而不会用化学物质压倒它。”

研究人员认为，同样的方法可以适用于各种作物，并用于提供其他治疗方法，如杀虫剂或基于RNA的分子。他们说，它也应该适用于世界上大多数农业地区。

虽然需要进一步的开发和田间试验，但SENDS技术可以帮助减少农民对过量化学喷雾的依赖，同时提高作物的抗逆性，有助于提高粮食安全和保护环境。p