中国农业科学院烟草所在互作蛋白纳米递送抗病毒和体外病毒消杀方面取得系列进展

近期,中国农业科学院烟草研究所烟草病虫害绿色防控创新团队在纳米递送互作蛋白抑制体内病毒和烟杆源石墨烯碳点对植物病毒体外消杀等方面取得系列进展。相关研究成果在《纳米生物技术(Journal of Nanobiotechnology)》(JCR 1区,IF2023=10.2)和环境工程领域国际顶级期刊《应用催化:B环境(Applied Catalysis B:Environmental)》(JCR 1区,IF2023=22.1)上发表。

利用纳米颗粒递送抗病基因实现非转基因的病虫害防治是一项革命性技术。该团队首次鉴定出一种富含半胱氨酸的毒蛋白(NbCRVP)能显著抑制TMV、PVY和CMV侵染。发现钙依赖性脂质结合蛋白(NbCalB)与NbCRVP互作,发挥更强抗病毒活性。利用PAMAM纳米载体将NbCRVP和NbCalB的表达DNA高效地同步递送到植物细胞,获得了增强的广谱抗病毒效果。该研究首次实现了非转基因、纳米载体介导的高效表达两个相互抗病毒蛋白DNA的递送。

农业生态环境(土壤和水源)中致病性病毒的存在严重威胁着农业生产,可作为侵染源,导致植物病毒病害的传播和扩散。烟草所联合复旦大学以烟草秸秆等生物质为原料,通过调控瞬时高温炭化与电场振动切力效应,引发杂原子的挥发和碳原子的重排,制备成具备不同属性的生物质闪蒸石墨烯量子点,同时保持还原Fe或Cu或Ag的高稳定性和活性,三种金属基纳米复合材料在体外均导致辣椒脉斑驳病毒粒体断裂变形,实现了辣椒脉斑驳病毒的有效体外消杀,使其失去侵染活性。

该研究得到中国农业科学院科技创新工程、烟草绿色防控重大科技项目、山东省自然科学基金、青岛市科技惠民专项等项目联合资助。

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图1 PAMAM介导的纳米递送抗病互作蛋白NbCRVP和NbCalB促进烟草抗病毒能力增强

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图2 通过电流自热和金属掺杂技术制备的秸秆源石墨烯碳点可对植物病毒进行体外消杀

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