服务粉丝

我们一直在努力
当前位置:首页 > 财经 >

可持续生物纳米材料在农业生产中的应用前景

日期: 来源:农业科技前沿与政策咨询收集编辑:科技情报研究中心

点击上方蓝字关注我们





由于全球人口持续增长,农业生产必须变得更加高效。纳米技术虽处于起步阶段,但它已在农业上显示出良好的应用前景:纳米颗粒(nanoparticles,NPs)为贫瘠和干旱的土地提供了解决方案;为农用化学品的排放提供了控制手段;也为植物基因编辑提供了更简单的方法。生物来源的聚合物如多糖、蛋白质以及核酸等制备的纳米材料,可从农业废弃物、玉米蛋白以及可再生材料中制备,具有生物相容性好、易生物降解、相对丰度和经济高效等优点,是农用纳米颗粒的理想选择。在最近的研究中,多种具不同性质的生物聚合物纳米颗粒被用于提高植物对肥料和农药吸收与运送的缓释杀虫剂、除草剂、种子包衣、土壤调理剂、农产品包装等。



一、缓释杀虫剂


与哺乳动物酸性肠道不同,鳞翅目昆虫具有碱性肠道,为蛋白质农药输送系统提供了选择靶向性。玉米醇溶蛋白由于价格便宜,易自组装,表面电荷可变,安全性高,成为极具吸引力的农药载体。由于大多数鳞翅目昆虫以玉米为食,因此玉米蛋白是鳞翅目物种杀虫剂的优良载体。研究表明,玉米蛋白封装的杀虫剂与粘虫(Spodoptera frugiperda)幼虫中肠提取物孵育时会释放其包封物,这表明其在昆虫肠道内具有靶向选择性。此外,还可以对玉米蛋白进行表面修饰,以增强其在植物系统中的吸收。通过根部输送农药的方法比传统喷雾具有重复施用需求少、环境毒性小等优势。





二、土壤调理剂


木质纤维素纳米颗粒具有多个羟基,它们既可以与水形成强的氢键,又很容易进行表面改性,从而形成水凝胶,用作土壤调理和处理剂。水凝胶和超吸水材料能够缓慢地释放水,从而延长土壤的保水性。纤维素纳米颗粒也可与无机纳米颗粒如铁结合使用,以提高水凝胶的负载率,保持肥料长期稳定地释放。木质纤维素纳米颗粒还可利用表面负电荷增强土壤处理。百克敏(Pyracostrobin)是一种在实验室中对尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)具很高效力的杀菌剂,但由于土壤中吸附剂的影响,在实际使用时效果大打折扣。采用木质素磺酸钠制备的带负电纳米载体可用于包封百克敏,该包封纳米颗粒比纳米乳液的流动性更好,与对照和其他处理相比,纳米胶囊处理过的植物发生根腐的情况更少。





三、种子包衣剂、植物生长调节剂


种子包衣是用保护和培育幼苗的材料覆盖种子外表面的做法。具有抗真菌作用的果胶是种子包衣剂的热门纳米材料。纳米果胶处理种子对种子发芽无不良影响,还可以提高幼苗生物量。研究显示,用果胶楝油(70:30)纳米颗粒包衣大豆种子,幼苗发芽较早且根较长,并能防止黄曲霉和柠檬青霉菌感染。负载大蒜精油的壳聚糖(Chitosan,CS)纳米颗粒处理种子对包括小麦在内的谷物具有抗真菌作用,CS纳米颗粒制剂可成为戊唑醇杀菌剂的绿色替代品。基于CS的纳米颗粒也可以用作植物生长调节剂的载体。赤霉酸(Gibberellic acid,GA3)是一种植物激素,常用于解除种子休眠并促进生长。研究表明,采用CaCl2溶液制备ALG/CS纳米载体成本较低,用该载体负载GA3是高效萌发种子的又一选择。




四、食品包装材料


阿拉伯木聚糖和非原纤化纤维素薄膜可作为石油基食品包装材料的替代品。木聚糖很容易做成透明膜,但需要通过改性或形成共聚物才能制成柔性膜。与非增强膜相比,CNF增强的木聚糖-褐藻酸盐膜表现出更好的拉伸强度和更低的水气渗透性。研究表明,阿拉伯木聚糖和β-D-葡聚糖硬脂酸酯复合膜在保持桃子的营养和产品质量同时延长桃子货架期。





五、植物遗传修饰


目前植物遗传修饰主要通过根瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)或粒子枪轰击完成,具有基因表达不稳定以及价格昂贵等缺点,急需一种更精准高效的植物遗传转化方法。植物细胞的细胞壁能够阻止大于5-20nm颗粒的穿透,内部细胞膜只能透过小于500nm的颗粒。满足这些尺寸要求的纳米颗粒可通过植物的根或气孔进入疏导系统。如果有机纳米颗粒被根吸收,它们可通过木质部在植物中循环,也可能进入生殖组织,这种渗透对于植物遗传修饰是非常理想的。




综上,与其他类型的纳米材料相比,生物源纳米材料仍是相对安全的选择,是推动实现纳米农业的良好起点。同时,需要关注蛋白质纳米载体引起的免疫反应,因为许多蛋白质与食物过敏有关。当使用蛋白质纳米颗粒时,确保蛋白质的纯度不仅对于纳米颗粒本身的稳定性和功能十分重要,而且对材料成分过敏的安全性也至关重要。







原文来源:植物科学前沿杂志



转载公告

本文由“农业科技前沿与政策咨询”微信公众号独家编译完成,转载请与我们联系。方式如下:1、回复“农业科技前沿与政策咨询”公众号“转载”,等待答复;2、通过邮箱[email protected]取得联系。





推荐阅读



科技前沿 | 东北地理所在土壤有机碳热稳定性研究方面取得新进展


科技前沿 | 南京农大解析水稻种植对大气甲烷浓度变化及实现《全球甲烷承诺》的贡献


科技前沿 | 华南农业大学唐明/陈辉研究团队在丛枝菌根真菌提高植物耐旱机制方面取得新进展


科技前沿 | 合成生物学新进展!基于水稻稳定遗传转化在种子中高效表达SARS-CoV-2受体结合域蛋白


科技前沿|我国水稻种子内生核心微生物组垂直传播机制研究高度创新


科技前沿|科研人员绘制首个豆科植物根尖单细胞表达图谱


政策导向 | 2023年31省份政府工作报告出炉,乡村振兴工作要点汇总


政策导向 | 全国农业农村厅局长会议:部署2023年重点工作!


政策导向 | 从2023年起,全国年均将改造提升3500万亩高标准农田


智库观察 | 中国未来农业发展前景:五大趋势蕴含无限潜力


智库观察 | 再生农业结果良莠不齐怎么办?急需新的评估框架


智库观察 | 西云数据袁赫麟:云计算上的农业创新实践,多领域应用拓宽农业边界


智库观察 | 腾讯黄蕾:拆解农业“三进一出”,腾讯数字技术助力现代农业发展


精彩内容持续更新
欢迎点击下方公众号名片关注我们
为我们加一个“星标”
驱动创新,服务科技—“政产学研”融合的枢纽
商务合作电话:010-82109963

投稿咨询电话:010-82106252


团队介绍

农业科技前沿与政策咨询”公众号由中国农业科学院农业信息研究所科技情报研究中心独家运营,致力于向公众传递农业前沿技术资讯和农业科技创新洞见。


本中心主要以支撑中国农业科学院乃至全国的农业科技战略需求、推进农业可持续发展为目标,以农业科技创新主体和国家农业科技战略需求为导向,以科技创新价值链为主线,全面深入开展面向科技创新、科研管理以及产业转化过程的科技情报分析研究,致力于打造农业科技情报分析、科技政策咨询于一体的综合性研究团体及高端智库。服务内容从国内外发展态势分析到技术路线图调研及技术预测、从研发竞争格局到专利风险分析与预警、从农业科技前沿分析到政策解析等多个方面,发挥科技情报研究、战略决策咨询、科技数据支撑、科技政策解析等多方面的功能和作用。研制的智库系列产品主要包括∶学科发展蓝皮书、产业技术分析报告、竞争力分析报告、研发机构定标分析、科技人才报告等。



地址:北京市海淀区中关村南大街12号

邮箱:kelab@caas

电话:010-82106252


相关阅读

  • “数”看农业农村部一号文件硬任务

  • 点击上方蓝字关注我们文章转载自: 微观三农推荐阅读科技前沿 | 东北地理所在土壤有机碳热稳定性研究方面取得新进展科技前沿 | 南京农大解析水稻种植对大气甲烷浓度变化及实
  • 赶紧收藏这20张图,读懂国内衍生品体系!

  • 最后10个名额!3大专题:套期保值业务的套期会计、信息披露、税务风险管理扫码报名或添加助理晓晓咨询13311921072【扑克微信群升级中】后台回复“群“,立即加入来 源 | 跨境金融
  • 数字技术推动农业产业结构转型升级路径研究

  • 数字技术是推动农业产业结构转型升级的一个重要动力。面对农业产业结构转型升级的现实需求,从供给侧和需求侧尝试构建数字技术推动农业产业结构转型升级的作用机制,提出其实现
  • 虚拟现实技术在农业中的应用

  • 农业大数据、云计算、移动互联网、农业物联网、人工智能等农业信息技术的进步与渗透推动了数字经济在农业领域的发展,利用数字技术赋能农业,有助于提升农业生产效率与发展质量
  • 数字农业需要怎样的金融服务

  • 眼下,全国春耕备耕从南到北陆续展开。与过去不同,最近几年在田间地头一线劳作的农民越来越少,无人驾驶拖拉机、指针式喷灌机、自动导航播种机、无人插秧机、植保无人机等智慧农

热门文章

  • “复活”半年后 京东拍拍二手杀入公益事业

  • 京东拍拍二手“复活”半年后,杀入公益事业,试图让企业捐的赠品、家庭闲置品变成实实在在的“爱心”。 把“闲置品”变爱心 6月12日,“益心一益·守护梦想每一步”2018年四

最新文章

  • 可持续生物纳米材料在农业生产中的应用前景

  • 点击上方蓝字关注我们由于全球人口持续增长,农业生产必须变得更加高效。纳米技术虽处于起步阶段,但它已在农业上显示出良好的应用前景:纳米颗粒(nanoparticles,NPs)为贫瘠和干旱的
  • “数”看农业农村部一号文件硬任务

  • 点击上方蓝字关注我们文章转载自: 微观三农推荐阅读科技前沿 | 东北地理所在土壤有机碳热稳定性研究方面取得新进展科技前沿 | 南京农大解析水稻种植对大气甲烷浓度变化及实