由于其良好的生物相容性和水溶性，羧甲基壳聚糖（CMCS）作为农药载体生物材料得到了广泛的应用。然而，羧甲基壳聚糖偶联香豆素化合物瑞香素（DA）纳米颗粒诱导烟草对青枯病抗性的机制仍然未知。基于此，丁伟教授团队通过DDC缩合法成功制备了能够提高烟草抗病性的生物聚合物纳米颗粒。近日，星际网游·(中国)官方网站丁伟教授课题组在生物化学TOP期刊International Journal of Biological Macromolecules（IF=8.025，一区Top）在线发表了题为Molecular mechanism of plant elicitor daphnetin-carboxymethyl chitosan nanoparticles against Ralstonia solanacearum by activating plant system resistance的研究论文。论文通过将生物聚合物羧甲基壳聚糖偶联香豆素类化合物瑞香素，成功制备了绿色环保的植物免疫诱抗剂。
烟草青枯病自首次在我国报道以来，其发生范围和危害程度就在不断蔓延和加重，每年给烟草行业带来巨大的经济损失，田间烟株一旦感染青枯病，伴随高温高湿的有利发病条件，病株就会迅速发病萎蔫死亡。目前烟草青枯病的防治以化学防治为主，辅以其他防治方法（包括抗病品种筛选、农艺措施管理等）。尽管化学防治对烟草青枯病具有较好的防治效果，但会提高致病菌抗药性、减少烟田土壤生物群落多样性，影响烟田土壤环境质量。近年来，诱导抗性（Induced resistance, IR）是一种有效的植物抗病策略，通过增强植物抗逆性与抗病潜力，使植物对病原菌产生持续、广谱抗性越来越受到重视。研究室前期已经报道了DA可作为植物抗性诱导剂用于提高烟草对青枯病的抗性，但是其差的水溶性影响了其诱导抗病能力，因此，如何在保持其原本的诱导抗病能力的前提下，提高DA的水溶性是香豆素类化合物开发与利用的重要问题。此次丁伟教授团队制备的生物聚合物植物免疫诱抗纳米颗粒，在脱水剂N,N-二环己基碳二亚胺（DCC）和催化剂4-二甲胺基吡啶（DMAP）条件下，利用羧甲基壳聚糖分子上的羧基（-COOH）与瑞香素酚羟基（-OH）的偶联，实现了基于生物聚合物纳米免疫诱抗剂的制备。
在这项研究中，首次成功合成、表征和评估了水溶性CMCS偶联DA纳米颗粒（DA@CMCS-NPs）。CMCS中DA的偶联率为10.05%，并且水溶性增加。此外，DA@CMCS-NPs显着增加了CAT、PPO和SOD植物防御酶的活性，激活了植物系统性获得性获得抗性的指示基因PR1和病程相关基因非表达子的拮抗基因NPR1，并抑制了茉莉酸途径抑制基因JAZ3的表达。该纳米颗粒可以诱导烟草中针对R. solanacearum侵染引起的免疫反应，包括防御酶的增加和发病机制相关（PR）蛋白的过度表达。在盆栽试验中有效延缓了烟草青枯病的发生，接种后8、10和12 d的防治效率分别高达74.23%、67.80%、61.67%。此外，该纳米颗粒还具有较好的生物安全性。
星际网游硕士研究生王垚和副教授杨亮博士为该论文共同第一作者，丁伟教授为通讯作者。本研究得到了中国烟草总公司重点科技项目（110202101047 LS-07）、中国烟草总公司贵州省公司科技项目（2022JBXM02）、重庆中烟工业有限责任公司科技项目（YL202201，YL202203）、中国烟草总公司重庆市公司科技项目（B20221NY1312）、中国烟草总公司广东省公司科技项目（2021440000240161），中国博士后科学基金（2021M702707，2022T150541）和重庆市博士后科学基金（cstc2021jcyj-bshX0197）的资助。丁伟教授课题组近年来围绕香豆素类化合物生物活性的研究，在青枯菌致病特性及杀螨机制方面取得了系列进展，研究成果5年内先后在Journal of Advanced Research、Environmental Science: Nano、Pest Management Science和Pesticide Biochemistry and Physiology等
