壳聚糖纳米颗粒负载茉莉酸诱导植物对灰葡萄孢菌的系统抗性研究

本研究创新性地采用壳聚糖纳米颗粒(CNPs)负载茉莉酸(JA)构建新型植物防御诱导剂(PDI)，通过激活SCFCOI1-26S蛋白酶体途径的JA信号通路，使拟南芥和番茄对灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)感染抑制率分别达51%和45%。该纳米制剂通过调控COI1/JAZ模块增强植物先天免疫，为减少化学杀菌剂使用提供绿色解决方案。

　　

【Highlight】

壳聚糖纳米颗粒负载茉莉酸(JA-CNPs)通过激活植物茉莉酸(JA)防御通路，显著增强拟南芥和番茄对灰霉病菌(Botrytis cinerea)的抗性。

【关键发现】

• 纳米级递送：动态光散射(DLS)显示JA-CNPs粒径为95nm，符合纳米材料标准

• 双重作用机制：

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  植物端：上调拟南芥COI1、ASK1等SCF^COI1泛素连接酶复合体基因

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  病原端：抑制灰霉菌AOX、PME1等毒力基因表达

  • 显著防效：5ppm浓度即可使转基因拟南芥PDF1.2:GUS标记基因强烈激活，病害严重度降低45-51%

  • 精准诱导：共聚焦显微镜证实处理组菌丝发育受阻，但体外试验不影响分生孢子萌发

【讨论】

欧盟绿色新政推动下，这种基于纳米技术的植物免疫激活策略具有三重优势：

1. 1.

   突破性防效：通过JA-Ile/COI1/JAZ模块实现长效防御

2. 2.

   环境友好性：可降解壳聚糖载体避免生态累积

3. 3.

   抗性管理：不直接杀菌的特性延缓病原菌抗药性发展

【结论】

JA-CNPs开创了"纳米免疫激活"新范式，其通过模拟天然激素信号通路精准调控植物防御网络，为可持续农业提供创新解决方案。

【创新点】

• 首创新型JA纳米递送系统

• 阐明SCF^COI1-26S蛋白酶体途径的时空激活特征

• 建立"纳米载体-植物免疫-病原抑制"三位一体作用模型