pH响应性羧甲基壳聚糖水凝胶递送独脚金内酯抑制剂DK6调控水稻分蘖及防控寄生杂草

《Nature Communications》：pH-responsive manganese carboxymethyl chitosan hydrogel releases pesticide to promote rice tillering and suppress root-parasitic weeds

摘要

独脚金内酯（SL）信号通路是调控植物分枝和寄生杂草的重要农业靶标。本研究以SL抑制剂KK094为基础，设计了32种吲哚衍生物，其中DK6表现出最优活性。为提高溶解度和生物利用度，我们开发了pH响应性锰配位羧甲基壳聚糖水凝胶（CMCS-DK6），该水凝胶在碱性条件下具有缓释特性。实验证明，CMCS-DK6能强烈抑制寄生杂草的萌发，尤其是西来谷小卷蛾Striga asiatica（IC₅₀ = 1.80 μM），同时促进水稻分蘖、降低株高并增加干重。分子模拟结合微量热泳动分析结果表明，DK6能够与SL受体稳定结合。转录组学分析揭示DK6抑制SL信号通路，调控代谢途径，并与激素通路相互作用以调控分蘖。本研究提供了一种水凝胶递送策略，并为改善作物株型结构和杂草防控提供了潜在机制见解。