近日，植物保護學院植物生物安全系沈杰教授團隊發表五篇高水平論文，系統闡釋在農藥納米載體領域取得的創新性研究成果。
1月19日，《環境科學：納米》（Environmental Science: Nano）在線發表了題為《呋蟲胺納米遞送系統：生物學活性提升與農殘降低》（“A nanocarrier-pesticide delivery system with promising benefits in a case of dinotefuran: strikingly enhanced bioactivity and reduced pesticide residue”）的原創性研究論文。中國農業大學為該論文第一完成單位，植物保護學院沈杰教授和閆碩副教授為該論文的通訊作者，植物保護學院碩士生蔣沁宏和云南省煙草公司昆明市公司謝永輝博士為共同第一作者，參與單位包括北京化工大學尹梅貞教授團隊和全國農業技術推廣服務中心李天嬌農藝師。該研究受到了中國煙草總公司云南省公司重大項目(2021530000241018)和國家自然科學基金項目(32072497)的資助。
農藥納米化增效減施技術是實現農藥利用率提升的有效途徑之一，納米載體助劑可以大幅改善農藥的理化性質并提升農藥分子的遞送效率，可以實現增效、減量的重要作用。沈杰教授團隊以一種結構簡單、成本低廉的納米級星狀聚合物為農藥分子載體，納米載體與呋蟲胺可以通過氫鍵和范德華力等作用實現藥劑納米級裝載。納米載體對呋蟲胺的裝載效率為17.41%，二者的結合打破了呋蟲胺自身的團粒結構，將其粒徑從269.28 nm降低至29.43 nm。納米載體減小了液滴在植物葉片的接觸角，促進了呋蟲胺的植物內吸作用，進而提升了其對煙蚜的毒力。納米載體的引入大幅度加速了呋蟲胺在植物體內的降解，因此顯著降低農藥殘留量，該納米農藥制劑對植物的生長無負面影響。
1月24日，《ACS應用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）發表了題為《星狀陽離子聚合物納米載體的生物毒性及納米化藥劑聯合天敵協同控害》（“Biotoxicity Evaluation of a Cationic Star Polymer on a Predatory Ladybird and Cooperative Pest Control by Polymer-Delivered Pesticides and Ladybird”）的研究論文。中國農業大學為該論文第一完成單位，植物保護學院董民老師為該論文的第一作者，沈杰教授和閆碩副教授為該論文的共同通訊作者，參與單位包括北京化工大學尹梅貞教授團隊。該研究得到了國家自然科學基金項目(32072497)的資助。
植物保護學院杜相革、沈杰教授團隊評估了納米載體對異色瓢蟲的生物安全性，建立了一種天敵與納米化藥劑協調使用防治桃蚜的新方法。該團隊前期以一種結構簡單、成本低廉的納米級星狀聚合物為農藥分子載體，建立了一種藥劑納米化增效減施技術。第二代農田應用型納米載體可以作為農藥助劑，自發結合農藥分子，打破其在水溶液中形成的團粒結構，實現藥劑納米化，主動遞送藥劑分子快速進入植物和害蟲體內，增強藥劑的生物學活性，提升田間對病蟲害的防控效果。藥劑納米化增效減施技術的應用可以減少化學/植物源藥劑的使用，進而降低對天敵的殺傷，在釋放異色瓢蟲卵卡的同時噴施納米化化學/植物源藥劑，既保證天敵的安全性，又解決天敵防控的滯后性問題，兼顧速效性和持效性，具有良好的害蟲防控效果。
3月9日，《今日納米》（Nano Today）在線發表了題為《基因與藥劑雙載納米遞送系統克服RNA藥劑持效期短的問題》（“A gene and drug co-delivery application helps to solve the short life disadvantage of RNA drug”）的原創性研究論文。中國農業大學為該論文第一完成單位，植物保護學院沈杰教授和閆碩副教授為本文通訊作者，博士研究生李名珊為本文第一作者，參與單位包括北京化工大學尹梅貞教授團隊以及中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所李亮研究員團隊。該研究得到了國家自然科學基金項目(32072497和31900363)的資助。
RNA農藥被譽為農藥史上的第三次革命，在農田推廣使用中存在著基因干擾效率低、不穩定、成本高等瓶頸問題；另一方面，作為一種相對安全的綠色防控手段，植物源農藥受限于見效慢、速效性差等問題。近年來，沈杰教授團隊聯合北京化工大學尹梅貞教授團隊開發了一種結構簡單、成本低廉、環境友好的星狀陽離子聚合物納米載體，建立了高效、簡便、安全的納米遞送系統，可以主動裝載dsRNA、農藥等植保因子，快速進入植物和害蟲體內，提升外源植保因子的生物學活性。在此基礎上，沈杰教授團隊進一步建立了可同時裝載dsRNA和植物源農藥的納米遞送系統，成功制備了一種可克服RNA農藥持效期短、植物源農藥速效性差的多元納米生物制劑。多元納米生物制劑具備良好的田間應用前景，成功克服了RNA農藥持效期短、植物源農藥速效性差的問題，田間綜合防效高達90%以上，為農藥及人藥研發提供了一種新型策略。
3月9日，《納米生物學雜志》（Journal of Nanobiotechnology）在線發表了題為《納米載體介導的基因遞送可視化：dsRNA穩定性，胞吞作用及溶酶體逃逸》（“Visualization of the process of a nanocarrier-mediated gene delivery: Stabilization, endocytosis and endosomal escape of genes for intracellular spreading”）的原創性研究論文。中國農業大學為該論文第一完成單位，青年教師馬中正（現北京市農林科學院植物保護研究所助理研究員）和鄭洋（揚州大學園藝與植物保護學院副教授）為本文共同第一作者，植物保護學院沈杰教授團隊的閆碩副教授為本文通訊作者，參與單位包括北京化工大學尹梅貞教授團隊。該研究得到了國家自然科學基金項目(31900363、32030012和32000344)的資助。
近20年來，RNAi廣泛應用于昆蟲基因的功能解析，為闡明復雜生命活動提供了一種實用的分析工具。沈杰教授團隊長期致力于昆蟲基因功能研究，聯合北京化工大學尹梅貞教授團隊建立了高效、簡便、安全的納米遞送系統，納米載體可以高效結合dsRNA，實現昆蟲體壁的高效遞送。本文中，沈杰教授團隊開展了納米載體介導的RNAi效率提升的作用機理研究，認為納米載體對dsRNA的高效保護和遞送是RNAi效率提升的關鍵因素。該研究闡釋了納米載體從結合dsRNA到促進其發揮作用的全過程，為RNA農藥創制提供了堅實的理論基礎，有利于促進以RNAi為核心的病蟲害防控策略的實踐與發展。
4月18日，《環境科學：納米》（Environmental Science: Nano）在線發表了題為《納米載體與基因操作結合提高農藥效率：以溴蟲腈為例的研究》（“Combination of a nanocarrier delivery system with genetic manipulation further improves pesticide efficiency: a case study with chlorfenapyr”）的原創性研究論文。中國農業大學為該論文第一完成單位，植物保護學院沈杰教授團隊成員張俊爭副教授為本文通訊作者，閆碩副教授為本文第一作者，參與單位包括北京化工大學尹梅貞教授團隊。該研究得到了云南省科技計劃項目云南高原特色有機農業產業技術體系研究與應用（課題4：有機農業生產病蟲害綠色防控技術研究）及國家自然科學基金項目(31970478, 32072497 和32030012)的資助。
農藥過量使用帶來的環境、食品及健康威脅不容忽視，農藥減量增效是我國的既定策略，也是相關領域的研究熱點和難點。在全面分析常用農藥溴蟲腈對昆蟲生長發育及生理活動影響的基礎上，沈杰教授團隊實現了溴蟲腈的納米化遞送，并聯合使用納米技術與遺傳技術，成功提升了溴蟲腈的殺蟲活性。沈杰教授團隊首次發現聯合使用納米技術與遺傳技術，可以在靶向昆蟲非必需基因的情況下增強殺蟲劑活性，為綠色防控技術提出了新的思路，目前團隊正在積極測試此策略在重大農業害蟲中的應用潛力。
植物保護學院植物生物安全系于2021年成立，聚焦國家生物安全領域的重大問題，致力服務國家重大戰略需求，為保障國家糧食安全和生態安全不懈努力。沈杰教授團隊近年來研發納米材料為載體的新型殺蟲劑和新型RNAi噴霧劑，擴大殺蟲譜、提高農藥效率、降低使用量，通過干擾害蟲的關鍵基因和遺傳學技術控制害蟲，取得了良好的經濟和社會效益。