研究背景：烟草花叶病毒（TMV）是一种具有广泛宿主范围的破坏性RNA病毒，可感染350多种植物，显著影响作物的产量和质量，造成全球每年约25亿美元的重大经济损失。TMV很容易通过土壤、植物碎片和种子等各种方式进行传播，使防治工作变得更加复杂。目前，防控TMV主要通过种子消毒、使用植物免疫诱导剂、作物轮作和清除植物碎片等策略，这些策略主要集中在减少TMV颗粒的环境储藏和增强植物的免疫力。但由于TMV在环境中普遍存在，还没有较为有效的措施进行绝对防控，迫切需要开发一种有效的方法以减少环境病毒和诱导植物免疫。随着纳米技术的蓬勃发展，其在提供各种药物以克服其局限性方面显示出了巨大潜力，为病毒病的可持续管理提供了一种有效策略。纳米材料可作为活性成分，通过各种机制（物理吸附或化学相互作用）与病毒颗粒相互作用，直接灭活病毒。纳米材料也可作为药物的载体/佐剂，将药物递送到病毒感染的部位，以提高其生物活性。纳米载体也可增加植物免疫诱导剂的稳定性和释放期，延长其持效期。据报道，星型阳离子聚合物（SPc）纳米载体具有良好的胞内递送效率、生物相容性和生物可降解性，结构含有多个与氢键结合的受体和供体，其带正电荷的叔胺基可与带负电荷的病毒核酸结合以灭活病毒。此外，香菇多糖（LNT）是一种从香菇实体中提取的多糖，可诱导植物体内抗病毒分子的产生，从而抑制病毒复制，在病毒性疾病管理中具有免疫诱导和灭活病毒的作用。因此，研究SPc是否可以作为LNT的良好纳米载体/佐剂，用于放大植物的防御反应和灭活病毒颗粒是非常必要的。解决方案：在本研究中，作者设计并开发了一种星型阳离子纳米聚合物（SPc），如图1所示。SPc可作为活性成分与病毒外壳蛋白发生静电相互作用，使TMV颗粒的比例降低到2.9%，环境中病毒数量减少一半，如图2所示。此外，SPc可作为佐剂，通过氢键、范德华力与免疫诱导剂LNT发生自组装形成LNT/SPc纳米复合物，以提高LNT的理化性质和进一步激活植物免疫反应，如图1所示。与单独使用LNT相比，LNT/SPc复合物对TMV表现出优越的防治效果，其可使TMV颗粒失活，并降低烟草BY2细胞、幼苗和土壤中的病毒量，如图3所示。值得一提的是，LNT/SPc复合物还可通过提高叶片湿润性能、细胞摄取和激活相关的关键抗性基因来增强植物的防御能力，如图4所示。![]()
图1：LNT，SPc的化学结构以及LNT/SPc复合体自组装示意图。
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图2：SPc灭活TMV颗粒的机理。
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图3：LNT/SPc复合物对TMV具有良好的防治疗效。
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图4：SPc负载LNT诱导放大植物防御反应。
结论：本研究报道了一种可用于灭活TMV病毒和诱导植物免疫的多功能纳米保护剂，着重强调了SPc纳米载体可作为活性成分和LNT佐剂的双重作用，并为控制植物病毒性疾病提供了一种有效的策略。参考文献：Shuo Yan, et al. Nanomaterial inactivates environmental virus and
enhances plant immunity for controlling tobacco mosaic virus disease. Nat.
Commun. 2024, 15, 8509.
