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几丁质(chitin)广泛存在于蟹、虾等甲壳动物的外壳及各种昆虫的表皮和贝类等软体动物的外壳中,是自然界中唯一带正电荷的阳离子聚合物,其脱乙酰度超过50%时为壳聚糖(chitosan)。几丁质具有安全无毒、生物相容性良好、生物可降解性等优点并以良好的抗菌活性,抑虫/杀虫活性,调节植物生长发育而广泛应用于农业生产的研究。几丁质/壳聚糖分子表面的游离氨基是其具有生物活性的原因,由此产生的聚阳离子效应是此物质抗菌/杀虫的关键。目前对如何提高几丁质生物活性与杀虫活性的研究主要集中在将几丁质与金属离子螯合以增加活性离子,接枝极性官能团以提高氨基活性,改性出的衍生物已展示了对鳞翅目的夜蛾科(灰翅夜蛾、棉铃虫)、菜蛾科(小菜蛾)、同翅目蚜科(棉蚜、桃蚜)等害虫良好的防治效果。但截止至目前仍没有关于几丁质/壳聚糖及其衍生物对麦蚜相关防治效果的报道。此外在改性过程中添加了重金属离子与各种对人体及生态具有毒害作用的有机溶剂,因而会导致重金属残留与农作物污染等问题,这类改性物及制作方法不适合于运用到农业害虫的防治应用。本研究拟通过另一路线实现几丁质生物活性的增强,即制备出颗粒大小为纳米尺寸的几丁质以缩小粒径、提高表面电荷密度以增强几丁质对生物膜的穿透性及氨基活性,从而提高杀虫活性,并将其运用到防治麦蚜这种严重危害小麦生产的农业害虫的研究中。在此基础上,本文拟解决两个主要问题,一是如何制备纳米几丁质与筛选最佳制备条件;二是研究纳米几丁质对麦蚜的防治效果。通过纳米几丁质的制备与表征检测,纳米几丁质对麦蚜的毒力及防效测定,对麦蚜乙酰胆碱酯酶活性的影响等研究内容,来研究纳米几丁质制备条件的选择及对麦蚜的杀虫效果,旨在深入研究几丁质对麦蚜的毒效,为新型农药的开发及小麦蚜虫的防治提供更为有效的策略。主要结果如下:(1)提高了几丁质的杀虫活性。除了目前研究较多对几丁质进行化学修饰外,包括增加金属活性中心或者离子基团,以提高对离子效应、生物膜的透性和生物活性。本研究通过酸解法将几丁质分子链分解为纳米尺寸的片段,即纳米几丁质以缩小颗粒粒径、增加比表面积与表面电荷密度,试验表明这种方法是可行的。(2)明确了纳米几丁质的制备方法。经过多次试验探索,筛选出的纳米几丁质最佳制备方法为:将几丁质粉末与3 mol/L HCl以1g:200300 ml于8085℃条件下混合,反复3次油浴加热1.5 h,油浴后在4℃下以9000 rpm/min的转速离心15 min取沉淀,再经过纯水透析57 d去除杂质离子至混悬液的pH达6.0,最后以输出功率为35%、工作间隔时间为15 s15 s的超声处理3 min,即可制得粒度均一、结构稳定、生物活性显著的纳米几丁质颗粒。以α-几丁质为原料,采用酸解法制备纳米几丁质,适合于纳米几丁质类新农药的开发,此法操作方便,成本低,制备出的纳米颗粒粒径小且均一,有利于大规模工业化生产。(3)纳米几丁质表面特征检测较全面。利用酸解法制备出的纳米几丁质,经测量得出:有效粒径为144.7346.8 nm,95%有效粒径分布范围为0219.3 nm,zeta电位为13.89±2.7736.08±2.26 mV,电荷密度为13.5935×10-546.1916×10-55 mol/g,颗粒呈梭形,粒度均一。(4)毒力测定结果明确。采用有效粒径为157.0 nm,表面电荷量为46.1916×10-55 mol/g,质量浓度为40 mg/L的纳米几丁质,对麦长管蚜、二叉蚜、禾谷缢管蚜进行毒力测定,LC50值分别为17.825、20.589和14.381 mg/L,而对3种麦蚜的7d田间防效分别为80.33%、79.65%、82.57%,杀虫效果好,可作为防治麦蚜的新型农药。(5)混配剂防效良好。采用有效粒径为157.0 nm,表面电荷量为46.1916×10-55 mol/g,质量浓度为40 mg/L的纳米几丁质,与吡虫啉的等体积混配剂,对麦长管蚜、二叉蚜、禾谷缢管蚜田间防效7 d的结果为88.31%、87.21%、84.76%,混配剂防效良好,可开发为新型农药或农药辅助剂。(6)纳米几丁质对3种麦蚜的酶活测定结果不同。纳米几丁质处理麦禾谷缢管蚜12 h、24 h、48 h后时AChE活性明显低于对照组,表明纳米几丁质处理后,对禾谷缢管蚜乙酰胆碱酯酶活性在1248 h有明显的抑制作用,而在麦长管蚜及二叉蚜上并没有类似结果。