CN112998028A - 一种金属-丙硫菌唑纳米农药及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种金属‑丙硫菌唑纳米农药及其制备方法和应用，粒径为185‑350nm的金属‑丙硫菌唑络合物即为所述金属‑丙硫菌唑纳米农药，制备方法包括如下步骤：(1)配置丙硫菌唑甲醇溶液，以及金属离子溶液；(2)将丙硫菌唑甲醇溶液滴加至金属离子溶液中，搅拌后静置；(3)离心，所得沉淀物分别用甲醇和超纯水充分洗涤，即可得到金属‑丙硫菌唑络合物，粒径为185‑350nm的金属‑丙硫菌唑络合物即为所述金属‑丙硫菌唑纳米农药。所述金属‑丙硫菌唑纳米农药用于农作物杀菌，对立枯丝核菌、对禾谷镰刀菌、花生白绢病菌、葡萄灰霉病菌和小麦全蚀病菌具有抑制作用。

Description

一种金属-丙硫菌唑纳米农药及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及农药技术领域。具体地说是一种金属-丙硫菌唑纳米农药及其制备方法和应用。
背景技术
丙硫菌唑(prothioconazole)是一种新型三唑硫酮类杀菌剂，具有良好的内吸活性和具有优异的保护、治疗和铲除性能，几乎对麦类所有病害都有很好的防效。丙硫菌唑具有良好的生物毒性和生态毒性,对使用者和环境安全，在谷物、油菜籽和花生等农产品中广泛应用。大田实验研究发现丙硫菌唑不仅对作物表现出安全性，预防和治疗效果好，而且还具有增产作用。
当今植物保护领域中，由于单一用药以及不科学的施药方式，使得许多病害对很多农药产生了抗药性，而抗性的产生又进一步的造成农药的大量、过量、不当施用，对环境造成风险和压力。相对于开发一种新的化合物解决以上问题，农药科学合理的复配不失为一种提高农药防治效果、增大农药的杀菌谱以及降低农药的使用量、延缓抗性的有效方法。由于丙硫菌唑经植物代谢、土壤表面和水中光解产生具有致畸性的代谢产物脱硫丙硫菌唑，我国近年来才通过丙硫菌唑的登记许可，目前针对丙硫菌唑登记和专利申请的剂型研究多为悬浮剂、缓释剂、种衣剂等。这使得具有高效性、安全性、抗药性低、方便使用的农药组合物的研究和使用在保护农作物高产优质和提高健康风险方面具有重要价值。目前不少专利报道了丙硫菌唑的复配，譬如：一种含丙硫菌唑的杀菌组合物及其应用,CN108552188；杀菌组合物及其应用，CN104322558等。
铜是作物生长的必需微量元素，是多种酶的组成成分，与碳素同化、氮素代谢、呼吸作用以及氧化还原作用过程等均有密切的联系。铜可以增强植物的光合作用，有利于植物生长发育，改善碳水化合物向植物茎秆和生殖器官的流动，促进植物的生长发育。铜可以提高植物抗病力，对许多植物的多种真菌性和细菌性疾病均有明显的防治效果，而且还可以增强植物抗逆性。
锌是植物一些酶的重要组成成分，也是影响糖类代谢的重要因素。锌可以促进植物的氮素代谢，植物生长的过程中施锌不仅可以迅速纠正植株的失绿现象，而且还可以提高籽粒中蛋白质饱含量。锌与植物生长素的合成息息相关，同样可以增强植物的抗病和抗寒能力。施锌可以防治水稻的缺锌坐兜症、玉米花叶白苗病等营养生理性病害，还可以减轻小麦的条锈病、向日葵的白腐和灰腐病的危害，降低棉花萎蔫病以及细菌病的感染。
目前，纳米农药作为一种新兴制剂和提高农药利用率的技术手段，成为农药制剂科学的发展趋势。纳米农药不仅可以提高农药的溶解度，增大药物与靶标的接触面积，同时还可以充分发挥药效，提高农药的有效利用率。目前为止，关于丙硫菌唑络合物的专利报道及制备方法有很多，但是金属络合物的纳米制剂尚未公开报道。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有高效、稳定、广谱杀菌农药丙硫菌唑的稳定性更好的金属-丙硫菌唑纳米农药及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种金属-丙硫菌唑纳米农药，粒径为185-350nm的金属-丙硫菌唑络合物即为所述金属-丙硫菌唑纳米农药。
上述金属-丙硫菌唑纳米农药，所述金属为铜或锌。
金属-丙硫菌唑纳米农药的制备方法，包括如下步骤：
(1)配置丙硫菌唑甲醇溶液，以及金属离子溶液；
(2)将丙硫菌唑甲醇溶液滴加至金属离子溶液中，搅拌后静置；
(3)离心，所得沉淀物分别用甲醇和超纯水充分洗涤，即可得到金属-丙硫菌唑络合物，粒径为185-350nm的金属-丙硫菌唑络合物即为所述金属-丙硫菌唑纳米农药。
上述金属-丙硫菌唑纳米农药的制备方法，在步骤(1)中，丙硫菌唑甲醇溶液的浓度为1-5mg/mL；金属离子溶液为铜离子溶液或锌离子溶液，其中锌离子溶液中锌离子或铜离子溶液中铜离子的浓度为0.1-0.2mol/L。
上述金属-丙硫菌唑纳米农药的制备方法，在步骤(2)中，将丙硫菌唑溶液滴加到金属离子溶液中的同时进行搅拌，滴加完毕后搅拌时间为5min，搅拌结束后静置时间为30min，丙硫菌唑溶液与金属离子溶液的体积比为1:1。
上述金属-丙硫菌唑纳米农药的制备方法，在步骤(3)中，离心转速为10000rpm/min，离心时间为3min。
金属-丙硫菌唑纳米农药的应用，上述金属-丙硫菌唑纳米农药用于农作物杀菌
上述金属-丙硫菌唑纳米农药的应用，锌-丙硫菌唑纳米农药用于杀死立枯丝核菌。
上述金属-丙硫菌唑纳米农药的应用，铜-丙硫菌唑纳米络合物用于杀死对禾谷镰刀菌、花生白绢病菌、葡萄灰霉病菌和小麦全蚀病菌。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
本申请采用一种简单的方法，通过将丙硫菌唑甲醇溶液滴加到含有铜离子或锌离子的溶液中，离心所得沉淀即可得到粒径为185-350nm的纳米金属-丙硫菌唑络合物，硫酮结构的存在使得丙硫菌唑与金属离子配位能力增强。所制备的粒径为185-350nm的纳米铜-丙硫菌唑络合物对禾谷镰刀菌、花生白绢病菌、葡萄灰霉病菌和小麦全蚀病菌的抑制作用大大优于原药，粒径为185-350nm的纳米铜-丙硫菌唑络合物对立枯丝核菌的抑制作用大大优于原药。
附图说明
图1丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)的扫描电镜图片；
图2丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)的热失重曲线；
图3丙硫菌唑纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)的扫描电镜图片；
图4丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)的红外光谱图；
图5丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)对禾谷镰刀菌的抑菌结果；
图6丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)对花生白绢病的抑菌结果；
图7丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)对葡萄灰霉病的抑菌结果；
图8丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)对小麦全蚀病的抑菌结果。
具体实施方式
一、金属-丙硫菌唑的制备
本申请采用一种简单的方法，通过将丙硫菌唑甲醇溶液滴加到金属离子溶液中，离心所得沉淀即可得到纳米金属-丙硫菌唑络合物。
1.材料和方法
材料：ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H2O，丙硫菌唑，所用水为超纯水，其他试剂为分析纯。
2、纳米络合物的制备方法
实施例1：纳米铜络合物(Cu-Pro，铜-丙硫菌唑络合物)制备
配置丙硫菌唑浓度为5mg/mL的丙硫菌唑甲醇溶液，以及铜离子浓度为0.2mol/L的硫酸铜溶液。将丙硫菌唑甲醇溶液滴加至硫酸铜溶液中并在滴加的同时进行搅拌，滴加完毕后搅拌5min，搅拌结束后静置30min，以10000rpm/min离心3min，丙硫菌唑甲醇溶液与金属离子溶液的体积比为1：1，离心所得沉淀物分别用甲醇和超纯水充分洗涤，即可得到粒径为185-350nm的纳米铜络合物(Cu-Pro，铜-丙硫菌唑络合物)。
实施例2：纳米锌络合物(Zn-Pro，锌-丙硫菌唑络合物)
配置丙硫菌唑浓度为5mg/mL的丙硫菌唑甲醇溶液，以及锌离子浓度为0.2mol/L的硫酸锌溶液。将丙硫菌唑甲醇溶液滴加至硫酸锌溶液中并在滴加的同时进行搅拌，滴加结束后搅拌5min，搅拌结束后静置30min，以10000rpm/min离心3min，丙硫菌唑甲醇溶液与硫酸锌溶液的体积比为1：1，离心所得沉淀物分别用甲醇和超纯水充分洗涤，即可得到粒径为185-350nm的纳米锌络合物(Zn-Pro，锌-丙硫菌唑络合物)。
3、纳米络合物的表征
如图1所示，分别为丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)的扫描电镜图片。
如图2所示，丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)的热失重曲线。
如图3所示，丙硫菌唑纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)放大的扫描电镜图片，从图中粒径分别为350nm和为286nm。
如图4所示，丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)的红外光谱图，表明已经形成纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)。
二、纳米络合物抑菌活性的研究
使用丙硫菌唑原药(Pro TC)和实施例1制备的纳米铜络合物(Cu-Pro)、实施例2制备的纳米锌络合物(Zn-Pro)对抑菌活性进行研究。
1、对立枯丝核菌的毒力指数的测定
采用生长速率法研究丙硫菌唑及其纳米络合物对立枯丝核菌的杀菌活性。将菌丝盘(5mm)接种于马铃薯葡萄糖琼脂平板上。将丙硫菌唑原药(Pro TC)和纳米铜络合物(Cu-Pro)、纳米锌络合物(Zn-Pro)用DMSO溶解并制备成一定浓度的母液，根据试验处理将从低浓度到高浓度依次定量吸取药液分别加入培养基中充分摇匀，然后倒入直径为90mm培养皿中，制成含药平板。分别以不含药剂的PDA平板为对照。将培养好的立枯丝核病病原菌在无菌条件下，用直径为5mm的灭菌打孔器，自菌落边缘切取菌饼，并用接种针将菌饼接种于含药平板中央，菌饼朝下，盖上皿盖，皿盖朝下，将培养皿置于25℃培养箱中。溶剂对照、空白对照进行处理，每处理重复5次。当空白处理菌落直径接近长满培养皿直径时，采用“十字交叉法”测量菌落的直径(mm),计算各处理下药剂对菌丝的生长的抑制率。采用SPSS 26软件进行数据统计分析，按照概率单位模型以杀菌剂质量浓度的对数为横坐标，其对病原菌菌丝生长抑制率的机率值为纵坐标，建立线性回归方程，根据回归方程，计算杀菌剂的有效抑制浓度EC50。
Figure BDA0002962217060000061
实验结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002962217060000062
丙硫菌唑纳米铜络合物对立枯丝核病的EC50为0.304mg/L，较丙硫菌唑降低了5.32倍，丙硫菌唑纳米锌络合物对立枯丝核病的EC50为1.926mg/L，较丙硫菌唑增加了1.19倍。
2、对禾谷镰刀菌的生物活性测定
分别配置浓度为1.25，2.5，5，10，20mg/L的含药培养基，用打孔器在预培养的长势相同的禾谷镰刀菌菌落边缘取菌饼，接种于不同浓度的培养基上，封口后置于25℃培养箱中培养，待空白处理菌落直径接近长满培养皿直径时，采用“十字交叉法”测量菌落的直径(mm),计算各处理下药剂对菌丝的生长的抑制率。每个药剂5个重复。
Figure BDA0002962217060000071
实验结果如图5所示，丙硫菌唑纳米铜络合物对禾谷镰刀菌病表现出优异的抑菌活性，在1.25mg/L的浓度下的活性优于浓度为20mg/L的丙硫菌唑和丙硫菌唑纳米锌络合物对禾谷镰刀菌的抑菌活性。在实验范围内，禾谷镰刀菌对丙硫菌唑和丙硫菌唑纳米锌络合物表现出浓度相关性，抑菌活性随着浓度的增大而增大，其中丙硫菌唑的活性优于丙硫菌唑纳米锌络合物。
3、对花生白绢病的生物活性测定
分别配置浓度为1.25，2.5，5，10，20mg/L的含药培养基，用打孔器在预培养的长势相同的花生白绢病菌落边缘取菌饼，接种于不同浓度的培养基上，封口后置于25℃培养箱中培养，待空白处理菌落直径接近长满培养皿直径时，采用“十字交叉法”测量菌落的直径(mm),计算各处理下药剂对菌丝的生长的抑制率。每个药剂5个重复。
Figure BDA0002962217060000072
实验结果如图6所示，丙硫菌唑及丙硫菌唑纳米铜络合物对花生白绢病表现出优异的抑菌活性，在5mg/L的浓度下，丙硫菌唑纳米铜络合物对花生白绢病的抑制率即可达到100％，而丙硫菌唑在20mg/L的浓度下对花生白绢病的抑制率为95％。
丙硫菌唑纳米锌络合物对对花生白绢病的抑菌活性相对较差。
4、对葡萄灰霉病的生物活性测定
分别配置浓度为1.25，2.5，5，10，20mg/L的含药培养基，用打孔器在预培养的长势相同的葡萄灰霉病菌落边缘取菌饼，接种于不同浓度的培养基上，封口后置于25℃培养箱中培养，待空白处理菌落直径接近长满培养皿直径时，采用“十字交叉法”测量菌落的直径(mm),计算各处理下药剂对菌丝的生长的抑制率。每个药剂5个重复。
Figure BDA0002962217060000081
实验结果如图7所示，对葡萄灰霉病表现出优异的抑菌活性。在实验范围内，葡萄灰霉病对丙硫菌唑和丙硫菌唑纳米络合物均表现出浓度相关性，抑菌活性随着浓度的增大而增大，其中三者对葡萄灰霉病的抑菌活性顺序依次为丙硫菌唑纳米铜络合物、丙硫菌唑、丙硫菌唑纳米锌络合物。
5、对小麦全蚀病的生物活性测定
分别配置浓度为1.25，2.5，5，10，20mg/L的含药培养基，用打孔器在预培养的长势相同的小麦全蚀病菌落边缘取菌饼，接种于不同浓度的培养基上，封口后置于25℃培养箱中培养，待空白处理菌落直径接近长满培养皿直径时，采用“十字交叉法”测量菌落的直径(mm),计算各处理下药剂对菌丝的生长的抑制率。每个药剂5个重复。
Figure BDA0002962217060000082
实验结果如图8所示，丙硫菌唑纳米铜络合物对小麦全蚀病表现出优异的抑菌活性。在5mg/L的浓度下，丙硫菌唑纳米铜络合物对小麦全蚀病的抑制率即可达到98％，而丙硫菌唑在20mg/L的浓度下对小麦全蚀病的抑制率为96％。丙硫菌唑纳米锌络合物对对花生白绢病的抑菌活性相对较差，在20mg/L的浓度下对小麦全蚀病的抑制率仅为75％。在实验范围内，小麦全蚀病对丙硫菌唑和丙硫菌唑纳米络合物均表现出浓度相关性，抑菌活性随着浓度的增大而增大，其中三者对葡萄灰霉病的抑菌活性顺序依次为丙硫菌唑纳米铜络合物、丙硫菌唑、丙硫菌唑纳米锌络合物。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种金属-丙硫菌唑纳米农药，其特征在于，粒径为185-350nm的金属-丙硫菌唑络合物即为所述金属-丙硫菌唑纳米农药。
2.根据权利要求1所述的金属-丙硫菌唑纳米农药，其特征在于，所述金属为铜或锌。
3.根据权利要求1-2任一所述的金属-丙硫菌唑纳米农药的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配置丙硫菌唑甲醇溶液，以及金属离子溶液；
(2)将丙硫菌唑甲醇溶液滴加至金属离子溶液中，搅拌后静置；
(3)离心，所得沉淀物分别用甲醇和超纯水充分洗涤，即可得到金属-丙硫菌唑络合物，粒径为185-350nm的金属-丙硫菌唑络合物即为所述金属-丙硫菌唑纳米农药。
4.根据权利要求3所述的金属-丙硫菌唑纳米农药的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，丙硫菌唑甲醇溶液的浓度为1-5mg/mL；金属离子溶液为铜离子溶液或锌离子溶液，其中锌离子溶液中锌离子或铜离子溶液中铜离子的浓度为0.1-0.2mol/L。
5.根据权利要求3所述的金属-丙硫菌唑纳米农药的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，将丙硫菌唑溶液滴加到金属离子溶液中的同时进行搅拌，滴加完毕后搅拌时间为5min，搅拌结束后静置时间为30min，丙硫菌唑溶液与金属离子溶液的体积比为1:1。
6.根据权利要求3所述的金属-丙硫菌唑纳米农药的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，离心转速为10000rpm/min，离心时间为3min。
7.金属-丙硫菌唑纳米农药的应用，权利要求1-6任一所述的金属-丙硫菌唑纳米农药用于农作物杀菌。
8.根据权利要求7所述的金属-丙硫菌唑纳米农药的应用，其特征在于，-锌-丙硫菌唑纳米络合物用于杀死立枯丝核菌。
9.根据权利要求8所述的金属-丙硫菌唑纳米农药的应用，其特征在于，铜-丙硫菌唑纳米络合物用于杀死禾谷镰刀菌、花生白绢病菌、葡萄灰霉病菌和小麦全蚀病菌。
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