研究进展：为了减少植物病原体造成的作物损失，我国每年使用约40万吨杀菌剂，约占农药总使用量的20%。然而，农药在使用过程中存在过度使用、脱靶喷洒、低包封率和释放率以及病原体的不断进化等问题，最终对环境和生态系统造成不良影响。植物和微生物的一些次生代谢物具有保护植物免受病原体侵害的功能，但其容易降解。虽然载体在提高杀菌剂的性能和稳定性方面发挥重要作用，但大量的不可降解聚合物及其衍生物载体也造成了严重的土壤污染。但在没有辅助载体的情况下，生物杀菌剂的使用局限性难以解决。因此，具有内生抑菌性的杀菌剂载体在提高杀菌剂药效和降低用量方面具有广阔的应用前景。解决方案：微生物或植物源体内的生物基化学物质具有抗菌活性、生物降解性、生态友好性等，可以用作杀菌剂载体。同时，微生物生产的生物表面活性剂不仅可以替代合成表面活性剂的性能，还可以避免生物毒性问题。因此，作者通过调节生物表面活性剂表面素（SFT）和生物基材料木质素（SL或QAL）的混合物与无机盐NaCl的相互作用亲和力来设计凝聚体。这种载体不仅完全由生物基材料形成，还能装载多种农用化学品，具有很高的封装效率。同时，它还能减小番茄叶片接触角，其凝聚网络与番茄叶片的鞭毛状结构缠绕在一起显著降低了因飞溅引起的农药损失（图1）。作者对携带和不携带Pyr凝聚体的抗真菌活性进行了评估，验证了SFT/木质素和SFT/木质素/NaCl凝聚体在低剂量杀菌剂下均能抑制灰绿杆菌的生长，并显著提高了抑菌率。凝聚体基质的杀真菌机理主要通过破坏质膜的稳定性来抑制孢子萌发和菌丝生长，其中含有SFT和QAL的凝聚体对多种植物病原菌具有广谱抑制作用（图2）。作者还选择了小麦和斑马鱼来评估载体生物安全性和生物降解性（图3A、B），发现固有的抗真菌木质素/表面素凝聚物对非目标生物具有更高的生物安全性。![]()
图1：SFT/SL凝聚体下的番茄叶片鞭毛状结构示意图。
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图2：凝聚体基质的广谱抗真菌活性示意图。
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图3：（A）小麦种子在纯水、SFT/木质素和SFT/木质素/NaCl凝聚物以及商业农业助剂（PMH和CTP）处理下的发芽统计图；（B）对斑马鱼在SFT/木质素和SFT/木质素/氯化钠产生的稀释废水中的毒性进行了72小时的测试，与商业农业助剂（PMH和CTP）比较示意图。
结论：综上所述，本研究将具有杀菌性和生物相容性的SFT和木质素引入凝聚型基质中，有效地封装亲水或疏水杀菌剂。同时，凝聚体大幅提高了杀菌剂在防御植物病原菌方面的利用率，它们能够在低杀菌剂浓度下显著降低番茄叶片的疾病严重程度。此外，作者还评估了这种载体的生物安全性和生物降解性，最大限度减少了对农业生态系统的不良影响，从而全面减少杀菌剂的使用。随着生物表面活性剂生产技术的快速发展，这一战略将为种子包衣、化肥包衣、地膜、土壤浸出等多种农业应用奠定科技基础。参考文献：Wang Y L. et al. Lignin/Surfactin Coacervate as an Eco-Friendly Pesticide Carrier and Antifungal Agent against Phytopathogen. ACS. Nano 2024, DOI: 10.1021/acsnano.4c07173.
