近日，植物保护学院植物生物安全系沈杰教授团队发表五篇高水平论文，系统阐释在农药纳米载体领域取得的创新性研究成果。
1月19日，《环境科学：纳米》（Environmental Science: Nano）在线发表了题为《呋虫胺纳米递送系统：生物学活性提升与农残降低》（“A nanocarrier-pesticide delivery system with promising benefits in a case of dinotefuran: strikingly enhanced bioactivity and reduced pesticide residue”）的原创性研究论文。中国农业大学为该论文第一完成单位，植物保护学院沈杰教授和闫硕副教授为该论文的通讯作者，植物保护学院硕士生蒋沁宏和云南省烟草公司昆明市公司谢永辉博士为共同第一作者，参与单位包括北京化工大学尹梅贞教授团队和全国农业技术推广服务中心李天娇农艺师。该研究受到了中国烟草总公司云南省公司重大项目(2021530000241018)和国家自然科学基金项目(32072497)的资助。
农药纳米化增效减施技术是实现农药利用率提升的有效途径之一，纳米载体助剂可以大幅改善农药的理化性质并提升农药分子的递送效率，可以实现增效、减量的重要作用。沈杰教授团队以一种结构简单、成本低廉的纳米级星状聚合物为农药分子载体，纳米载体与呋虫胺可以通过氢键和范德华力等作用实现药剂纳米级装载。纳米载体对呋虫胺的装载效率为17.41%，二者的结合打破了呋虫胺自身的团粒结构，将其粒径从269.28 nm降低至29.43 nm。纳米载体减小了液滴在植物叶片的接触角，促进了呋虫胺的植物内吸作用，进而提升了其对烟蚜的毒力。纳米载体的引入大幅度加速了呋虫胺在植物体内的降解，因此显著降低农药残留量，该纳米农药制剂对植物的生长无负面影响。
1月24日，《ACS应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）发表了题为《星状阳离子聚合物纳米载体的生物毒性及纳米化药剂联合天敌协同控害》（“Biotoxicity Evaluation of a Cationic Star Polymer on a Predatory Ladybird and Cooperative Pest Control by Polymer-Delivered Pesticides and Ladybird”）的研究论文。中国农业大学为该论文第一完成单位，植物保护学院董民老师为该论文的第一作者，沈杰教授和闫硕副教授为该论文的共同通讯作者，参与单位包括北京化工大学尹梅贞教授团队。该研究得到了国家自然科学基金项目(32072497)的资助。
植物保护学院杜相革、沈杰教授团队评估了纳米载体对异色瓢虫的生物安全性，建立了一种天敌与纳米化药剂协调使用防治桃蚜的新方法。该团队前期以一种结构简单、成本低廉的纳米级星状聚合物为农药分子载体，建立了一种药剂纳米化增效减施技术。第二代农田应用型纳米载体可以作为农药助剂，自发结合农药分子，打破其在水溶液中形成的团粒结构，实现药剂纳米化，主动递送药剂分子快速进入植物和害虫体内，增强药剂的生物学活性，提升田间对病虫害的防控效果。药剂纳米化增效减施技术的应用可以减少化学/植物源药剂的使用，进而降低对天敌的杀伤，在释放异色瓢虫卵卡的同时喷施纳米化化学/植物源药剂，既保证天敌的安全性，又解决天敌防控的滞后性问题，兼顾速效性和持效性，具有良好的害虫防控效果。
3月9日，《今日纳米》（Nano Today）在线发表了题为《基因与药剂双载纳米递送系统克服RNA药剂持效期短的问题》（“A gene and drug co-delivery application helps to solve the short life disadvantage of RNA drug”）的原创性研究论文。中国农业大学为该论文第一完成单位，植物保护学院沈杰教授和闫硕副教授为本文通讯作者，博士研究生李名珊为本文第一作者，参与单位包括北京化工大学尹梅贞教授团队以及中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所李亮研究员团队。该研究得到了国家自然科学基金项目(32072497和31900363)的资助。
RNA农药被誉为农药史上的第三次革命，在农田推广使用中存在着基因干扰效率低、不稳定、成本高等瓶颈问题；另一方面，作为一种相对安全的绿色防控手段，植物源农药受限于见效慢、速效性差等问题。近年来，沈杰教授团队联合北京化工大学尹梅贞教授团队开发了一种结构简单、成本低廉、环境友好的星状阳离子聚合物纳米载体，建立了高效、简便、安全的纳米递送系统，可以主动装载dsRNA、农药等植保因子，快速进入植物和害虫体内，提升外源植保因子的生物学活性。在此基础上，沈杰教授团队进一步建立了可同时装载dsRNA和植物源农药的纳米递送系统，成功制备了一种可克服RNA农药持效期短、植物源农药速效性差的多元纳米生物制剂。多元纳米生物制剂具备良好的田间应用前景，成功克服了RNA农药持效期短、植物源农药速效性差的问题，田间综合防效高达90%以上，为农药及人药研发提供了一种新型策略。
3月9日，《纳米生物学杂志》（Journal of Nanobiotechnology）在线发表了题为《纳米载体介导的基因递送可视化：dsRNA稳定性，胞吞作用及溶酶体逃逸》（“Visualization of the process of a nanocarrier-mediated gene delivery: Stabilization, endocytosis and endosomal escape of genes for intracellular spreading”）的原创性研究论文。中国农业大学为该论文第一完成单位，青年教师马中正（现北京市农林科学院植物保护研究所助理研究员）和郑洋（扬州大学园艺与植物保护学院副教授）为本文共同第一作者，植物保护学院沈杰教授团队的闫硕副教授为本文通讯作者，参与单位包括北京化工大学尹梅贞教授团队。该研究得到了国家自然科学基金项目(31900363、32030012和32000344)的资助。
近20年来，RNAi广泛应用于昆虫基因的功能解析，为阐明复杂生命活动提供了一种实用的分析工具。沈杰教授团队长期致力于昆虫基因功能研究，联合北京化工大学尹梅贞教授团队建立了高效、简便、安全的纳米递送系统，纳米载体可以高效结合dsRNA，实现昆虫体壁的高效递送。本文中，沈杰教授团队开展了纳米载体介导的RNAi效率提升的作用机理研究，认为纳米载体对dsRNA的高效保护和递送是RNAi效率提升的关键因素。该研究阐释了纳米载体从结合dsRNA到促进其发挥作用的全过程，为RNA农药创制提供了坚实的理论基础，有利于促进以RNAi为核心的病虫害防控策略的实践与发展。
4月18日，《环境科学：纳米》（Environmental Science: Nano）在线发表了题为《纳米载体与基因操作结合提高农药效率：以溴虫腈为例的研究》（“Combination of a nanocarrier delivery system with genetic manipulation further improves pesticide efficiency: a case study with chlorfenapyr”）的原创性研究论文。中国农业大学为该论文第一完成单位，植物保护学院沈杰教授团队成员张俊争副教授为本文通讯作者，闫硕副教授为本文第一作者，参与单位包括北京化工大学尹梅贞教授团队。该研究得到了云南省科技计划项目云南高原特色有机农业产业技术体系研究与应用（课题4：有机农业生产病虫害绿色防控技术研究）及国家自然科学基金项目(31970478, 32072497 和32030012)的资助。
农药过量使用带来的环境、食品及健康威胁不容忽视，农药减量增效是我国的既定策略，也是相关领域的研究热点和难点。在全面分析常用农药溴虫腈对昆虫生长发育及生理活动影响的基础上，沈杰教授团队实现了溴虫腈的纳米化递送，并联合使用纳米技术与遗传技术，成功提升了溴虫腈的杀虫活性。沈杰教授团队首次发现联合使用纳米技术与遗传技术，可以在靶向昆虫非必需基因的情况下增强杀虫剂活性，为绿色防控技术提出了新的思路，目前团队正在积极测试此策略在重大农业害虫中的应用潜力。
植物保护学院植物生物安全系于2021年成立，聚焦国家生物安全领域的重大问题，致力服务国家重大战略需求，为保障国家粮食安全和生态安全不懈努力。沈杰教授团队近年来研发纳米材料为载体的新型杀虫剂和新型RNAi喷雾剂，扩大杀虫谱、提高农药效率、降低使用量，通过干扰害虫的关键基因和遗传学技术控制害虫，取得了良好的经济和社会效益。