世界农化网中文网报道：近日，中国农业大学植物保护学院沈杰、闫硕团队联合中国农业科学院生物技术研究所苏晓峰研究员在Advanced Science上发表题为″Preparation of multifunctional nano-protectants for high-efficiency green control of anthracnose″的研究论文。该研究成功创制了一种防治芒果炭疽病的新型绿色纳米保护剂，不仅可直接抑制芒果炭疽病侵染，还可进一步放大植物的诱导抗病反应，充分体现出了纳米材料在病害防治领域的″控-促″作用。


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炭疽菌（Colletotrichum）是一种全球性真菌，在农业产业中造成了巨大的经济损失，每年仅在中国就造成高达3亿美元的经济损失。 C. gloeosporioides 具有潜伏感染特性，以菌丝体的形式保持潜伏状态，直至果实成熟。传统农药在植物病虫害防治中发挥了不可替代的作用，但其在水溶液中的分散性差、颗粒大，限制了其生物活性，降低了在实际生产中的利用率。因此，亟待引入创新技术来提高农药的生物活性，实现农药的高效利用。


研究人员设计并合成了一种亲水性和亲脂性的双嵌段聚合物（HLDP），通过疏水作用自发组装壳聚糖（CS），形成纳米级HLDP-CS保护剂。HLDP能显著改善CS在叶片表面的润湿性能，降低接触角并增加持留量，使得HLDP-CS纳米保护剂具有更好的叶面附着性和植物吸收性能。芒果炭疽病菌带负电荷，而HLDP和HLDP-CS纳米保护剂带正电荷。HLDP通过与炭疽病菌的电荷相互作用，可显著破坏菌丝的细胞壁/细胞膜，作为活性成分直接抑制孢子萌发和菌丝生长（图1）。通过RNA-seq分析发现，HLDP-CS纳米保护剂可以抑制菌丝代谢并降低致病性。同时，多组学联合分析表明，HLDP可以作为CS的助剂，加速植物次生代谢物（芦丁、槲皮素等）和植物激素（SA、脱落酸等）的生物合成，增强植物免疫抗病反应（图2）。


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图1. HLDP-CS纳米保护剂的直接抑菌效果


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图2. HLDP-CS纳米保护剂的诱导植物抗病反应


综上所述，本研究开发的HLDP-CS纳米保护剂能直接抑制病原菌侵染，诱导增强植物的免疫反应，充分展现出了纳米材料在病害防控领域的″控-促″作用，提出了具有双重协同机制的纳米保护剂制备新策略。