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      植物合成銀納米通過抑制白蟻腸道消化酶活性改變其攝食能力和活動行為

      發(fā)布時間:2021-01-29
      來源:土壤生態(tài)組

        過度使用化學殺蟲劑導致的生物多樣性減少、土壤和水域污染、害蟲抗藥性增強和人類健康受威脅等問題日益突出。采用納米技術合成的新型殺蟲(病)劑正成為替代傳統(tǒng)化學殺蟲劑防治病蟲害的一種新方法被推廣。其中,利用植物合成的綠色銀納米粒子材料因易降解、無(或低)污染而最具發(fā)展前景。然而,關于植物銀納米抗蟲劑在森林病害蟲防治、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展方面的認知仍極為虧缺。 

        白蟻對熱帶和亞熱帶森林的有機質分解、養(yǎng)分循環(huán)和土壤肥力等生態(tài)系統(tǒng)功能有重要作用,但也有少數(shù)種白蟻被認為是對森林和樹木園林木的生存發(fā)展具有破壞作用,其危害活動造成了相當大的經(jīng)濟損失。版納植物園土壤生態(tài)組博士后Sandhya Mishra博士與楊效東研究員等人合作,以熱帶森林中主要木食性白蟻種類作為研究對象,利用植物合成的銀納米粒子(PsAgNPs)開展了白蟻與PsAgNPs相互作用的過程和機制的研究,旨在探討:(a)利用綠色合成途徑合成的PsAgNPs在白蟻害蟲防治中的重要作用;(b)探討白蟻與PsAgNPs相互作用對提高害蟲治理效率的可能機制。 

        該研究采用傳統(tǒng)藥用植物--毛果算盤子合成植物銀納米粒子(PsAgNPs)作為抗蟲劑材料,通過一系列包括選擇性和非選擇性的生物測定實驗,研究了PsAgNPs對木食性白蟻(Odontotermes sp.)的影響。研究發(fā)現(xiàn)PsAgNPs可降低白蟻的活動能力,改變其在土壤中構建隧道行為,以及使其體型(腹部)產生萎縮等;進一步采用分子對接分析的結果表明,納米銀沉積在白蟻腸道微生物的蛋白質表面,并與蛋白酶產生強烈的相互作用,表現(xiàn)出PsAgNPs能部分阻斷或關閉白蟻腸道內葡聚糖酶和木聚糖酶的催化位點而導致其消化活性減弱,從而抑制了白蟻的攝食能力和活性。 

        研究認為,植物合成的銀納米粒子(PsAgNPs)在林業(yè)和農業(yè)部門的病蟲害治理中具有廣闊的應用前景,可預防病蟲害對活林木、木材、農作物等的危害。同時其影響效應還需要在不同的土壤類型中針對不同生物進行深入的研究,未來的研究將進一步闡明植物銀納米粒子抗蟲劑(PsAgNPs)對其他昆蟲的適用性、環(huán)境相容性和降解能力。 

        該研究成果以“Interaction mechanism of plant-based nanoarchitectured materials with digestive enzymes of termites as target for pest control: Evidence from molecular docking simulation and in vitro studies”為題,發(fā)表在Journal of Hazardous Materials(2021, 403, 123840. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123840)。 

        該研究得到了中國科學院135項目(No.2017XTBG-T01)、國家自然科學基金項目(No. 41877064, 31700457)等項目的聯(lián)合資助和中國科學院西雙版納熱帶植物園中心實驗室、昆明理工大學分析測試研究中心,云南大學高級分析測試中心對樣品分析的支持。 

        銀納米粒子(PsAgNPs)的綠色合成、表征及活性研究

      蛋白質AgNPs相互作用(a)內葡聚糖酶)(b)木聚糖酶

      本文作者:楊效東

      責任編輯:yuzuidong_151c53
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