近日，我院吴一萍教授/杨海峰教授/刘新玲副教授团队在植物体内农药动态监测领域取得新进展，相关成果以“Real-Time and In Situ Monitoring of Pesticide Uptake and Transportation in Plants Using Surface-Enhanced Raman Scattering Nanosensors”为题发表在《JACS Au》上。
农药对于保障农业产量具有重要作用。然而，受到施用方式、药剂配方等多重因素的影响，农药的利用效率仍然低于实际用量的0.1%。因此，在活体植物中实时监控农药的动态运输，对优化精准施药的策略来说至关重要。
研究团队设计了一种基于间隙增强金纳米棒（Au NNR）的表面增强拉曼散射（SERS）纳米传感器，并将其引入到活体植物体内，构建了一种可即时汇报农药分布情况的智慧纳米植物。利用该平台，研究团队比较了根部灌施与叶面喷施两种方式下，植物对农药的吸收和运输行为。结果表明，根部吸收的农药可随蒸腾作用由植株基部向顶端运输，其在不同高度叶片中的分布呈现出明显的时间和浓度依赖性。与实验室配制的纯品溶液相比，商业农药制剂在施用2 h内即可在多个叶序位上检测到明显的信号，说明制剂中的助剂能够显著影响农药在植物体内的迁移行为。相较之下，受叶片蜡质层屏障的限制，叶面喷施的农药主要以结晶或粉末状残留在叶片的表面，进入叶片内部的量较少，并容易被水冲洗脱落。该工作为研究农用化学品在植物体内的动态行为提供了新的技术平台，也为提高农药利用率、减少环境迁移以及推进可持续农业发展提供了更新的科学依据。
该工作得到了国家自然科学基金、太阳官网教育部资源化学重点实验室、资源化学国际合作联合实验室、上海市仿生催化前沿太阳集团基地、上海市稀土功能材料重点实验室和北京生命太阳集团院等项目和平台的资金支持。