中国农业大学植保院博士生以第一作者在Nature Communications发表植物抗病毒病害方面的研究成果
学术
2024-10-02 16:37
法国
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作为一种具有广泛宿主范围的破坏性RNA病毒，烟草花叶病毒（TMV）能够感染超过350种植物，感染显著影响作物产量和质量，导致全球每年估计高达25亿美元的经济损失。TMV病被认为是植物癌症，由于TMV固有的稳定性和易于传播特性而难以控制。具体而言，TMV颗粒对环境胁迫有很强的适应能力，能够在环境中存活数年甚至数十年。该病毒可通过多种途径如土壤、植物残体和种子进行传播，任何对植物的小损伤都可能成为TMV感染的入口点，从而进一步复杂化了防控工作。因此，一旦植物受到感染，就没有任何有效措施可以绝对抑制TMV，而且其在环境中的普遍存在使得彻底根除变得困难。目前用于控制TMV病害的农业实践依赖于一个多方面的策略，包括种子消毒、施用植物免疫诱导剂、轮作以及清除植物残体。这些策略主要集中在两个关键方面：减少环境中的TMV粒子库以及增强植物免疫力。然而，现有灭活环境病毒粒子的药剂的实际控制效果非常有限。例如，从黄曲霉（Aspergillus versicolor）中分离出的化合物比宁南霉素表现出更高的灭活效率，但在50微克/毫升浓度下其灭活效率也仅为50%。另一个有前景的方向是应用植物免疫诱导剂，它们可以在植物中引发系统获得性抗性（SAR），并对多种植物病原体显示出广谱抗性。例如，水杨酸（SA）、壳聚糖和裂褶菌多糖（LNT）刺激植物产生抗病毒分子，从而抑制病毒复制，并提供大约60%到90%的保护率。一些免疫诱导剂甚至表现出直接灭活病毒的能力，限制了病毒的传播和严重程度。然而，免疫诱导剂向植物细胞内的转运受到限制，制约了其控制效果。因此，应引入新技术来提高灭活剂和免疫诱导剂的生物活性以满足实际需求。2024年9月23日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了中国农业大学植物保护学院闫硕教授和沈杰教授共同通讯作者的最新相关研究成果，题为Nanomaterial inactivates environmental virus and enhances plant immunity for controlling tobacco mosaic virus disease的研究论文。在这篇文章中，研究团队报告了一种多功能纳米保护剂，用于同时减少环境中的病毒量并诱导植物免疫力。星状阳离子聚合物（SPc）纳米载体可以作为活性成分通过静电相互作用与病毒衣壳蛋白结合，这将TMV颗粒的比例降低至2.9%，并且使环境中病毒的数量减少一半。SPc可以作为一种佐剂，通过氢键自发地与免疫诱导剂裂褶菌多糖（LNT）组装成纳米级（直径142纳米）的LNT/SPc复合物，改善了LNT的理化性质，使其在叶片上的湿润性能和细胞吸收更好，并进一步激活植物免疫反应。最终，LNT/SPc复合物对TMV病害具有预防和治疗效果，在实验室中减少了26%的TMV-GFP相对表达，并在田间试验中实现了82%的控制效果。希望这里报道的策略对于作物病毒病的防治是有用的。![]()
LNT/SPC 复合物对 TMV 有很好的预防和治疗效果博士研究生蒋沁宏和云南省烟草公司昆明市公司谢永辉博士为论文共同第一作者，张俊争副教授和北京化工大学尹梅贞教授也参与了该项工作。该研究得到了中国农业大学植物保护学院周涛教授和中国农业大学生物学院张静教授的支持，获得了中国烟草总公司云南省公司重大项目、国家自然科学基金、拼多多-中国农业大学研究基金等项目的资助。![]()
