2026年10月,海南大学热带农林学院刘铜教授团队在《Plant Physiology》发表研究,首次揭示生防木霉通过细胞外囊泡向灰霉病菌“投递”milRNA、精准切割其几丁质合成酶基因的跨物种RNAi机制,并利用椰子水碳点纳米载体实现田间防效78.71%,接近化学杀菌剂腐霉利(82.84%)。
创新点一:首次证实木霉milRNA经细胞外囊泡跨物种“沉默”病原菌,锁定精准切割位点。团队从短梗木霉(Trichoderma breve)T069培养液中分离细胞外囊泡,通过透射电镜、PKH26染色、纳米颗粒示踪及Evp1标记蛋白共定位等多重证据证实其纯度与特异性;证实囊泡保护Tri-milR29进入灰霉病菌,过表达该分子可提升抑菌能力,病原菌菌丝出现缠绕穿孔。通过靶标验证显示,Tri-milR29同时靶向灰霉病菌的BcCHS7与BcCHS6两个几丁质合成酶基因;而由生防菌天然产生、并靶向病原菌几丁质合成酶基因的sRNA,此前尚未见报道。双靶点带来了明显的协同效应,其切割位点不同于植物 miRNA 常规位置,属于非常规位点,表明跨物种 miRNA 调控机制比现有认知更复杂。
图 1 | 木霉T069细胞外囊泡(EVs)的分离鉴定及Tri-milR29的跨域递送证据
图 2 | Tri-milR29靶向调控灰霉病菌BcCHS7与BcCHS6及切割位点鉴定
创新点二:椰子水变身“纳米载药车”,破解dsRNA稳定性与吸收瓶颈。针对外源dsRNA易被核酸酶降解、病原菌吸收效率低的难题,团队以椰子水为碳源合成5-8 nm碳点,经支化聚乙烯亚胺修饰构建CPP纳米载体,凝胶电泳确定2:1为最佳负载质量比,红外光谱提示复合由氢键和静电作用介导。RNase实验显示纯dsmilR29在5分钟内完全降解,而CPP-dsmilR29在30分钟后仍可检出;FAM标记证实CPP显著促进dsmilR29在菌体内积累,并伴随病原菌生长下降。该载体绿色、可降解、原料易得为RNA农药低成本规模化制备提供了新思路。
图 3| 基于椰子水的碳纳米材料高效负载dsmilR29
创新点三:田间防效78.71%逼近化学杀菌剂,SIGS策略为绿色防控提供新选择。与依赖转基因植物的寄主诱导基因沉默(HIGS)路线不同,喷施诱导基因沉默(SIGS)无需改造作物基因组,更具备落地前景。病害防效试验中,CPP-dsmilR29对番茄、草莓和葡萄的防效较单用dsmilR29提高42.86%、20%和56%;盆栽试验将番茄发病率降至22.5%,防效68.75%,较单用dsmilR29提高37.5%,且单独施用CPP与未处理对照无显著差异,表明防效来自RNAi效应而非载体非特异性保护。田间试验显示,处理后第35天病情指数仅5.67,防效达78.71%,接近腐霉利处理(82.84%)。研究团队表示,dsRNA-CPP体系有望进一步推广至其他植物—病原菌系统,为化学农药减量与农业绿色转型提供新的技术路径。
图 4 | CPP纳米载体递送dsmilR29实现对灰霉病的高效防控
该研究由海南大学博士生尹雅萍、薛鸣,周口师范学院刘震副教授,海南大学张雪巍副教授及海南师范大学Raja Asad Ali Khan老师共同为担任第一作者,海南大学刘铜教授为通讯作者。研究获国家自然科学基金(32472639)、海南省科技人才创新基金(KJRC2023C42)和海南省自然科学基金(324MS016)资助。
原文链接 https://doi.org/10.1093/plphys/kiag715
图文:尹雅萍
初审:刘铜,邓勤
复审:盘毅
终审:朱国鹏