中国农大研发多功能纳米香菇多糖制剂防控植物病毒病

08/12/2025 10:37:31

2024 年 10 月 5 日，中国农业大学沈杰 / 闫硕团队在《自然通讯》上发表了题为 “Nanomaterial inactivates environmental virus and enhances plant immunity for controlling tobacco mosaic virus disease” 的研究成果。该团队成功研发了一种多功能纳米香菇多糖制剂，可有效减少环境中的烟草花叶病毒（TMV）含量，并同时诱导植物的抗病毒免疫反应。
烟草花叶病毒是一种极具致病性和环境适应力的植物病毒，常见寄主植物超过 350 种，且在自然环境中可存活 30-50 年，稀释至百万倍后仍具感染能力，感染后会导致叶片出现花叶、皱缩和坏死等症状，严重影响植物光合作用，进而导致产量大幅下降，造成巨大的经济损失。
研究人员利用星形多聚阳离子纳米载体（SPc）通过氢键自发组装香菇多糖，形成纳米级 LNT/SPc 复合体（140nm）。SPc 能显著改善香菇多糖在叶片表面的润湿性能，降低接触角并增加滞留量，使得 LNT/SPc 复合体具有更好的叶面附着性和植物吸收性能，且能更迅速地进入植物细胞，促进细胞吸收。通过 RNA-seq 分析发现，LNT/SPc 复合体可以显著上调多种与植物防御反应相关的基因表达，能够有效激活植物的防御机制。此外，LNT/SPc 复合体可增加植物体内的水杨酸（SA）含量，提升超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性，进一步放大了植物的抗病毒反应。室内和田间试验均显示，LNT/SPc 复合体对烟草花叶病毒具有显著的预防和治疗效果，在施用后 14 天的田间防效高达 81.9%。
另外，SPc 还通过与 TMV 衣壳蛋白的电荷相互作用，使病毒颗粒聚集并失活。在 1mg/L 的 SPc 或 LNT/SPc 复合体作用下，TMV 颗粒明显聚集，并且在 10mg/L 的浓度下几乎所有 TMV 颗粒完全失活。该研究开发的 LNT/SPc 复合体能显著减少土壤中 TMV 颗粒的数量，诱导植物的抗病毒反应，充分展现出了纳米材料在病害防控领域的 “控 - 促” 作用，这一创新机制为长期防控 TMV 等病毒性病害提供了新思路。