【摘 要】
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甜菜夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera exigua multiple nucleopolyhedrovirus,Se MNPV)生物杀虫剂能有效控制甜菜夜蛾种群数量,在生物防治中起到了重要作用,具有重要的经济、生态、环保价值,应用前景十分广阔。由于Se MNPV易受光照、温度等影响而失去生物活性。因此,为提高杀虫效率,克服其抗紫外性能差等缺点,利用p H响应微胶囊化技术是有效的途径之一。氟
【基金项目】
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广州市科技产学研合作创新重点项目(201704020025和201704020018);
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甜菜夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera exigua multiple nucleopolyhedrovirus,Se MNPV)生物杀虫剂能有效控制甜菜夜蛾种群数量,在生物防治中起到了重要作用,具有重要的经济、生态、环保价值,应用前景十分广阔。由于Se MNPV易受光照、温度等影响而失去生物活性。因此,为提高杀虫效率,克服其抗紫外性能差等缺点,利用p H响应微胶囊化技术是有效的途径之一。氟啶脲作为苯甲酰基脲类几丁质合成抑制剂一直备受关注,对鳞翅目害虫具有较好的防治效果。为此,本文利用碱性响应海藻酸钠对Se MNPV进行微胶囊化,并选用三种壁材对其二次包被。对微胶囊制剂进行活性测试和性能分析,选出最佳囊壁材料后对Se MNPV和氟啶脲进行微胶囊化,探究其增效效果、增效机理和缓释性能。本文专门针对鳞翅目害虫,为提高生物防治措施的功效和在实际应用中提供理论基础,研究内容如下:(1)以Se MNPV为芯材,海藻酸钠(SA)为囊壁材料,通过喷雾冷凝法制备海藻酸钙(CA-NPV)微胶囊。优化了CA-NPV的制备工艺:病毒添加量0.06 g、氯化钙浓度0.20 mol/L、风机速度5.255 m~3/min、蠕动速度1,375 m L/h。在此条件所制备的CA-NPV的包封率为85.88%。再以壳聚糖(CS)、乳清蛋白(WP)和聚多巴胺(PDA)为囊壁材料,通过层层自主装和PDA的粘附性能对CA-NPV进行二次包被制备双层微胶囊,分别为壳聚糖@海藻酸钙微胶囊(CS@CA-NPV)、乳清蛋白@海藻酸钙微胶囊(WP@CA-NPV)和聚多巴胺@海藻酸钙微胶囊(PDA@CA-NPV)。三种双层微胶囊对叶面的润湿效果较好,其中PDA@CA-NPV润湿性能最好。通过生物活性测试得出CA-NPV、CS@CA-NPV、WP@CA-NPV和PDA@CA-NPV的LC50分别是Se MNPV的11.5、10.7、10.5和1.2倍。(2)通过TG、DSC测定Se MNPV和四种微胶囊制剂的热稳定性。微胶囊制剂比Se MNPV的稳定性高,双层微胶囊的热稳定性比单层膜包覆的微胶囊高,其中PDA@CA-NPV最高。WP@CA-NPV、CS@CA-NPV和PDA@CA-NPV室内存放8个月后,杀虫活性实验结果表明三者均能够保护Se MNPV抵抗紫外线照射,依次提高病毒的抗紫外能力的29.2%、25%、18.1%。根据生物活性分析和抗紫外性能分析结果,PDA为最佳第二层壁材。通过绝对定量PCR探究微胶囊在碱性环境的响应性。CA-NPV和PDA@CA-NPV具有p H响应性,Se MNPV和微胶囊制剂在碱性环境短时间内均可释放病毒粒子,并以310 min为拐点,在此之前释放曲线走势缓慢,在此之后三者释放曲线斜率急剧增加,并迅速释放所含的病毒粒子。微胶囊化的Se MNPV并没有改变多角体内部的病毒粒子的释放模式。(3)以Se MNPV和氟啶脲为芯材,采用喷雾冷凝法以及利用PDA的黏附性能制备复配微胶囊。复配微胶囊与PDA@CA-NPV相比,LC50降低141.26倍,LT50缩短0.92 d,表明氟啶脲对Se MNPV有较强的增效作用。氟啶脲的增效作用主要是破坏围食膜,从而病毒有更多的可能感染中肠上皮细胞。复配微胶囊比PDA@CA-NPV具有更强的抗紫外线性能。复配微胶囊的溶胀性能是由海藻酸钙决定的。在柠檬酸钠溶液中,复配微胶囊和CA-NPV微胶囊最大的释放率分别为:76%,74%,分别对复配微胶囊和CA-NPV的释放进行零级、一级、Higuchi和Korsmeyer-Peppas动力学模型拟合。结果发现:复配微胶囊在柠檬酸钠溶液中的释放过程符合一级溶胀动力学,在该过程中多角体释放主要以Fick扩散与凝胶溶胀。海藻酸钙微胶囊的释放过程符合Korsmeyer-Peppas动力学,该过程中多角体的释放机制符合Non-Fick扩散。
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