納米幾丁質(zhì)在防治小麥蚜蟲方面的應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于小麥防治技術領域，具體涉及一種新型生物納米材料納米幾丁質(zhì)在防 治小麥蚜蟲方面的應用。
【背景技術】
[0002] 幾丁質(zhì)(俗稱，甲殼質(zhì)、甲殼素、殼多糖)是自然界中唯一帶正電荷的天然高分子聚 合物，（chitin，結(jié)構(gòu)式如下左所示)主要的來源為蝦、蟹、昆蟲等甲殼類動物的外殼與軟體 動物的器官(例如烏賊的軟骨），以及真菌類的細胞壁等。其蘊藏量在地球上的天然高分子 中占第二位，估計每年自然界生物的合成量可達I X IO11噸，僅次于纖維素。自然條件下， 幾丁質(zhì)不溶于水，也不溶于酸或有機溶劑，因此很難被有效利用。殼聚糖(結(jié)構(gòu)式如下右所 示)是幾丁質(zhì)的衍生物，在特殊條件下，對幾丁質(zhì)進行降解和脫酰反應得到的。殼聚糖是可 以溶解在弱酸中的。在弱酸中，殼聚糖上的氨基質(zhì)子化后即成為帶正電荷的聚合物，從而具 有生物活性，被廣泛的應用于醫(yī)藥、植物病蟲害防治等領域。理論講，不大可能通過脫乙酰 基的方法生產(chǎn)100%脫乙酰度的殼聚糖。目前所有的殼聚糖產(chǎn)品基本都是部分脫乙酰。幾丁 質(zhì)脫乙?；某潭仍礁撸l(fā)揮的生理效應也越強。當幾丁質(zhì)脫乙酰度達到90%以上，國際醫(yī) 學營養(yǎng)食品學會將此物質(zhì)命名為除糖、蛋白質(zhì)、脂及、維生素和礦物質(zhì)五大生命要素后的第 六大生命要素，因此越來越受到廣泛關注。
[0003] 和纖維素一樣，天然幾丁質(zhì)也是以纖維狀形式存在，通過分子間和分子內(nèi)的氫鍵 將N-乙酰葡萄糖分子緊密結(jié)合在一起，形成具有晶體和非晶體兩種結(jié)構(gòu)的幾丁質(zhì)纖維。幾 丁質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)有三種，即α，β和γ型。不同來源的幾丁質(zhì)，其化學結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同。蝦殼外 殼主要是α-型，魷魚的羽狀殼主要是型，真菌細胞壁的幾丁質(zhì)主要是γ-型（結(jié)晶度較 低Xa-型，β-型幾丁質(zhì)最豐富，且結(jié)晶度高，最穩(wěn)定，不易熔化，不易溶解，同時也不易溶于 一般有機溶劑。a-型幾丁質(zhì)資源最豐富，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 幾丁質(zhì)的制備一般不需要復雜的工序和化學反應。目前生產(chǎn)上常用的方法是將原 料(蝦殼或蟹殼)經(jīng)過脫蛋白、脫鹽、脫色素、漂白、烘干研磨得到幾丁質(zhì)。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)殼聚 糖是化學脫酰反應或水解法，其原理是通過水解破壞幾丁質(zhì)的非晶體區(qū)域，使分子鍵斷裂， 分子鏈中部分N-乙酰葡萄糖脫酰，提高親水性。但是化學脫酰反應條件要求較高，不宜控 制，且反應時間較長，耗能，環(huán)境污染。據(jù)報道，酸水解制備的納米幾丁質(zhì)顆粒大小一般為長 200 - 500nm，寬10 - 15nm，也有報道稱納米顆粒在長150 - 800nm，寬5 - 70nm。納米幾丁質(zhì)顆 粒依然偏大，其產(chǎn)品的脫乙酰度（電荷電量)鮮有報道，最佳工業(yè)化生產(chǎn)納米幾丁質(zhì)的條件 也未見報道。因此，迫切需要研發(fā)出一種反應條件溫和的、浪費少的新型幾丁質(zhì)納米化方 法。本發(fā)明是采用3M HCl，按1:300的比例在85-90°C條件下水解2小時。其產(chǎn)物經(jīng)透析、超 聲處理獲得粒度為100_150nm長，寬度15-30nm寬的幾丁質(zhì)納米晶須，綜合表面電荷密度為 33mmol/kg。用本方法制備的納米幾丁質(zhì)除了繼承幾丁質(zhì)的基本性質(zhì)外，還有很高的比表面 積、高結(jié)晶度和聚陽離子的性質(zhì)，被視為綜合性能優(yōu)異的天然高分子材料，其納米顆粒比殼 聚糖具有更顯著的生物活性。有研究表明納米二氧化鈦、多層碳納米管、金屬納米顆粒以及 以納米材料為基礎的納米感應器等等，這些材料在農(nóng)業(yè)上均有應用，然而有著良好生物特 性和應用價值的納米幾丁質(zhì)在農(nóng)業(yè)上的應用還沒有被系統(tǒng)研究。
[0005]傳統(tǒng)化學農(nóng)藥在防治農(nóng)林病蟲害的同時也會對人畜產(chǎn)生危害。據(jù)文獻報道，農(nóng)藥 利用率一般為10%，約90%殘留在環(huán)境中，大量散失的農(nóng)藥殘留經(jīng)水流入食物鏈轉(zhuǎn)移到人體， 對人體產(chǎn)生危害，污染范圍極廣。其次使用農(nóng)藥也導致害蟲天敵的死亡，破壞生態(tài)平衡，不 利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長期穩(wěn)定發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，用藥次數(shù)和用藥量的增加，也促使害蟲抗藥性 的范圍和抗藥能力增加，同時加大了對環(huán)境的污染和對生態(tài)的破壞，由此形成濫用農(nóng)藥的 惡性循環(huán)，削弱農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展亟需高效綠色對環(huán)境友好的新型制 劑，減少、取代化學農(nóng)藥的使用。
[0006] 隨著全球氣候變暖和抗藥性的普遍提高，小麥蚜蟲近年來爆發(fā)、危害越來越重，并 且防治趨于日益困難。目前對麥蚜的防治方法除選用抗蟲品種外，主要還是化學防治。為解 決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中這些突出的問題，納米農(nóng)藥，尤其是用生物材料制成的新型納米農(nóng)藥將在農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術缺陷，提供納米幾丁質(zhì)在防治小麥蚜蟲方面的應 用。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案： 納米幾丁質(zhì)在防治小麥蚜蟲方面的應用。
[0009] 具體的，可以將濃度10 - 50mg/L的納米幾丁質(zhì)水懸浮液噴施于小麥葉面。
[0010] 具體的，可以用濃度10 - 50mg/L的納米幾丁質(zhì)水懸浮液對小麥進行根施處理。
[0011] 具體的，可以將濃度10 - 50mg/L的納米幾丁質(zhì)水懸浮液和氧化樂果混配后噴施于 小麥葉面。
[0012] 本發(fā)明利用新型生物納米材料納米幾丁質(zhì)來防治小麥蚜蟲危害，減少化學農(nóng)藥的 使用，降低化學污染殘留，解決了由于長時間大劑量使用化學農(nóng)藥而導致害蟲抗藥性增加、 農(nóng)藥防治效果降低、農(nóng)田土壤環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留超標等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題，同時提高小麥產(chǎn) 量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，是一種新型綠色環(huán)境友好型農(nóng)藥。
[0013] 和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果： 1)本發(fā)明納米幾丁質(zhì)為一種環(huán)境友好型的納米制劑-水懸浮液，無需任何有機或無機 助劑，可以無污染無殘留地防治小麥害蟲，減少化學農(nóng)藥的投入，解除防治農(nóng)業(yè)害蟲對傳統(tǒng) 農(nóng)藥的選擇壓力。2)克服延緩害蟲的抗藥性并保證了防治效果。3)提高了農(nóng)藥的增效作用， 防治農(nóng)業(yè)害蟲效果明顯得到增強。4)降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。納米幾丁質(zhì)既能防治農(nóng)業(yè)害蟲又 能提高農(nóng)作物生長發(fā)育，抗蟲抗病。本發(fā)明納米幾丁質(zhì)將會對環(huán)境保護、改良土壤結(jié)構(gòu)、提 高糧食及果蔬產(chǎn)量產(chǎn)生重大意義，并能帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明納米幾丁質(zhì)的透射電鏡圖，圖中可以看出，幾丁質(zhì)納米顆粒為晶須結(jié) 構(gòu)，粒度在 100-150nm長，15-30nm 寬。
【具體實施方式】
[0015] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步地詳細介紹，但本發(fā)明的保護范圍 并不局限于此。
[0016] 下述實施例中，所用的納米幾丁質(zhì)經(jīng)如下方法獲得： 本發(fā)明采用3M HC1，按原料幾丁質(zhì)(Sigma-Aldrich，C9213-1KG)和3M鹽酸的重量體積 比Ig: 300mL將兩者混合，在85 - 90 °C條件下水解2小時。水解結(jié)束后，產(chǎn)物用再生纖維素透 析膜(MWCF12 - HKDa)在去離子水中常溫下透析，以釋放游離的酸至析出液中的pH穩(wěn)定;透 析后的產(chǎn)品在〇°C條件下，超聲處理3 -10分鐘，然后在4°C條件下高速（12000rpm)離心15分 鐘，去除沉淀后，即獲得粒度為100 - 150nm長，寬度15 - 30nm寬的幾丁質(zhì)納米晶須水懸浮液 (見圖1)。其納米粒子的綜合表面電荷密度為33mmol/kg。經(jīng)急性毒理測定，納米幾丁質(zhì)水懸 液對雌性和雄性大鼠的急性徑口 LD50均大于5000mg/Kg. BW，急性經(jīng)皮LD50大于2000mg/ Kg.BW。因此可以作為新型農(nóng)藥或農(nóng)藥輔助劑。
[0017]將上述制備所得的納米幾丁質(zhì)配置成濃度10、30、50mg/L的納米幾丁質(zhì)水懸浮液 進行下述應用試驗。以百農(nóng)矮抗58小麥為例，待小麥生長至苗期8 -10片葉，植株15 - 20cm 高時，取葉或整株進行試驗。
[0018]實施例1納米幾丁質(zhì)水懸浮液噴霧于小麥葉面，對小麥蚜蟲的觸殺作用 根據(jù)《農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準則殺蟲劑第9部分:噴霧法，NY/T 1154.9-2008》， 用濃度為10、30和50mg/L的納米幾丁質(zhì)水懸浮液進行噴霧處理。1)具體方法:每個培養(yǎng)皿載 入健康生長的小麥葉片3片(每片長8-lOcm)，接入小麥蚜蟲為每葉片15頭，培養(yǎng)皿以濕潤的 吸水紙覆底。2h后使用噴霧器對培養(yǎng)皿內(nèi)葉面及蚜蟲噴霧。噴霧藥量為