科学家发现寡聚壳聚糖诱导烟草抗病毒中国科学报

植物免疫诱导剂是作物病害绿色管理的重要工具。中国工程院院士、贵州大学绿色农药全国重点实验室主任宝安院以本氏烟草为材料，系统研究寡聚壳聚糖诱导植物产生马铃薯Y病毒的抗性机制。相关研究成果发表于《工程·农业》。

寡聚壳聚糖(COS) 作为一种环保的生物诱导剂，能激活植物防御机制抵抗真菌、细菌和病毒等病原体。但此前研究多集中于其对烟草花叶病毒的作用，对马铃薯Y病毒 (PVY) 的抗性机制尚不明确。PVY是极具破坏性的病毒，在发展中国家导致土豆和烟草大幅减产，这一空白限制了COS在PVY防治中的应用。

研究发现，100μg/mL浓度的COS对PVY的预防效果达54.7%，显著减轻了病毒对植物的损害。生化分析发现，COS处理能提高过氧化氢酶 (CAT)、过氧化物酶 (POD)、苯丙氨酸解氨酶 (PAL) 和超氧化物歧化酶 (SOD) 的活性，同时增加过氧化氢 (H2O2) 含量，这些变化增强了植物防御能力。

通过转录组与蛋白质组联合分析，该研究进一步揭示了分子机制：COS处理后，本氏烟草体内与活性氧 (ROS) 信号及丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 通路相关的关键基因 (如OXI1、NDPK4、MAPKKK21) 和蛋白质差异表达。功能验证表明，COS特异性上调OXI1基因表达，而OXI1可促进MAPKKK21和NDPK4的表达，激活MAPK信号通路，从而增强PVY的抗性。

为确认OXI1的核心作用，研究使用OXI1过表达和沉默的本氏烟草突变体进行实验，结果表明：OXI1过表达的植物感染PVY后，症状明显减轻，病毒外壳蛋白 (PVY-CP) 表达减少40%；而OXI1沉默的植物更易受PVY侵害，PVY-CP表达增加112%。这清晰地证明了OXI1是COS诱导PVY抗性的关键分子。

本研究明确了COS通过ROS介导的MAPK信号通路诱导植物抵抗PVY的机制，填补了相关领域空白。这一发现为开发高效、环保的植物抗病毒制剂提供重要理论基础，有望助力PVY的绿色防控，减少化学农药使用，保障土豆和烟草等作物的产量安全。