西南大学本科生以共一作者身份在一区top期刊发表成果，发现具有诱导烟草抗青枯病活性的纳米酶
学术
2024-07-29 15:07
法国
2024年7月，西南大学丁伟教授团队在期刊Industrial Crops and Products（农林科学1区Top，IF=5.6）在线发表题为“An environmental-friendly resistance inducer in crop protection: V2C MXene nanosheets induce plant resistance to Ralstonia solanacearum via the ET/JA signaling pathway”的研究论文。该研究初步解析了具有天然酶活性和纳米材料特性的碳化钒纳米酶（V2C-NSs）诱导烟草抗青枯病的分子机制。![]()
烟草青枯病是一种具有极强破坏性、隐蔽性的土传细菌性病害，其发生范围和危害程度近几年在我国不断蔓延和加重，每年给烟草行业带来较大的经济损失。当前药剂防治依然是主要的防治手段之一。为减少致病菌抗药性，降低对烟田生物群落多样性和土壤环境质量的破坏。提高植物免疫成为了烟草绿色防控的新思路，然而激活植物免疫离不开天然酶，一些天然酶（PAL，SOD，CAT和PPO等）在植物抗病扮演着重要的角色，但其提取、加工、保存和应用依然面临着许多挑战和困难。自阎锡蕴院士团队首次发现磁纳米粒子Fe3O4与过氧化物酶底物发生反应以来，并首次从酶学角度研究了Fe3O4的催化效率、反应动力学和潜在机制，其研究结果在《Nature Nanotechnology》发表，该研究被称为纳米酶（Nanozymes）研究的奠基之作，并引起了较大的关注。纳米酶是一种具有天然酶生物催化功能的纳米材料，可作为天然酶的代替品。本研究以烟草青枯病为靶标，从学科交叉、诱导植物抗病的角度出发，成功的制备了V2C-NSs这种具有多种酶活性的MXene材料，且V2C-NSs具有较好的水溶性和优异的丁达尔效应。此外，通过室内盆栽试验、酶活性测定、植物激素测定、qPCR定量和转录组测序发现V2C-NSs叶面诱导能够推迟烟草青枯病的发生，促进ROS积累，激活植物防御酶（PAL、POD、PPO和SOD），并上调乙烯（ET）和茉莉酸（JA）合成以及ET/JA共同途径反应基因EFE26、PDF1.2的表达，而水杨酸途径相关基因NPR1和PR1a的表达受到抑制。有趣的是，转录组数据结果也显示MAPK信号通路、苯丙烷和类黄酮的生物合成也被激活，但水杨酸生物合成途径被失活。另外，V2C-NSs对烟草种子、烟草生长、蚯蚓和大肠杆菌无明显毒力，具有较好的生物安全性。该研究结果不仅有助于促进纳米酶在农业病害防控上的应用，而且为烟草青枯病的绿色防控提供了新的思路和依据。西南大学植物保护学院博士生王垚为该论文第一作者，本科生梁依佳为共同第一作者，丁伟教授和重庆市烟草公司高级农艺师肖鹏为该论文共同通讯作者。研究得到了重庆市烟草专卖局科技项目（B20211NY1316）、国家自然科学基金（32202338），国家重点研发计划（2022YFD1700304）、中国烟草总公司科技项目（110202101047（LS-07））的资助。![]()
