每日科研进展 l 2023.03.29 l 使用不同递送方法评估三种 dsRNA 纳米颗粒对马铃薯 Y 病毒的抗病毒功效

源自 RNA 干扰 (RNAi) 的纳米颗粒 (NP) 被认为是未来植物保护领域的一项潜在革命性技术。然而，由于RNA生产的高成本与现场应用所需的大量材料之间的冲突，阻碍了NPs在RNAi中的应用。本研究旨在评估市售纳米材料的抗病毒功效，例如壳聚糖季铵盐 (CQAS)、胺功能化二氧化硅纳米粉 (ASNP) 和碳量子点 (CQD)（图 1）。

图 1. 装载dsCP 后的 ASNP, CQD和 CQAS 的结构

它们携带双链 RNA (dsRNA) 通过 施药方法有浸润、喷洒、浸根等多种方案进行测定。将 ASNP-dsRNA NP 用于根部浸泡，这被认为是抗病毒化合物应用的最有效方法（图 2）。

图 2. 使用不同的方法将 Cy3-CQAS-dsRNA-FITC 应用于植物 24 小时，对叶细胞和茎横截面进行共聚焦显微镜检测

测试的最有效的抗病毒化合物是通过浸根递送的 CQAS-dsRNA NP。使用荧光，FITC-CQAS-dsCP-Cy3 和 CQD-dsCP-Cy3 NPs 证明了以不同模式应用于植物时 dsRNA NPs 在植物中的摄取和转运途径（图 3）。

图 3. 使用浸根法将 Cy3-CQAS-dsRNA-FITC 施用于植物 4h 后根系的共聚焦显微照片

比较了NPs在不同模式下的保护持续时间，为评估各类NPs的保留期提供了参考。所有三种类型的 NP 都有效地沉默了植物中的基因，并提供了至少 14 天的病毒感染保护（图 4）。特别是，CQD-dsRNA NPs 可以在喷洒后保护系统叶片 21 天。

图 4. ASNP-dsCP、CQD-dsCP和CQAS-dsCP浸润后PVY CP mRNA和CP蛋白的相对表达水平

结果表明，dsRNA-NPs 可以通过浸泡根部诱导 RNA 干扰来递送至植物的上部叶片，以达到抗病毒目的。随后将 RNAi 杀虫剂喷洒在烟草幼苗上，以在脆弱的幼苗阶段实现最大程度的控制。这些发现将指导进一步研究植物中载有纳米材料的 dsRNA 释放的精确机制。

https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.114775