DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.02.164

本研究表明，几丁质基纳米纤维（CNFs）可以触发几丁质酶基因（PGIP1和CaChi2），同时提高水杨酸的含量，从而保护植物免受病原体侵害。还观察到这种遗传诱导与水杨酸介导的免疫反应之间的相互作用，其可以使植物免受多种病原体的侵害。采用静电纺丝和球磨技术合成了蟹基和蘑菇基CNFs。对绿豆和辣椒预接种CNFs，并用病原菌齐整小核菌处理辣椒，用壳球孢菌处理绿豆，以虾基CNFs作为对照。在土壤和培养基中，当CNFs接种浓度低于10mg/mL时，经处理植物的几丁质酶基因水平均升高，以保护其免受致病性真菌的侵害。暴露于病原菌24小时后，qRT-PCR显示，在0.1和1mg/mL的接种量下，根和茎中的II类几丁质酶基因（CaChi2）和多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白1（PGIP1）均上调。球磨蘑菇CNFs足以触发直径较小（≥15nm）的膜基酶，与其他酶相比效率最高。体外分析表明，球磨蘑菇CNFs的IC50对抑制真菌的生长最为有效。进一步的触发效应对于减少致病性真菌在这两个物种中的传播具有显著影响。

图1：（A）球磨（BM）和（B）电纺（ES）几丁质纳米纤维的FTIR分析。分析表明，在BM和ES过程中，几丁质的原始结构得以保留。

图2：不同来源的（A）球磨（BM）和（B）电纺（ES）几丁质纳米纤维的XRD图谱。

图3：几丁质纳米纤维的TGA分析：（a）球磨（BM）和（b）电纺（ES）CNFs

图4：（A-C）球磨和（D-E）电纺CNFs的SEM分析。BM（A）蘑菇（B）螃蟹（C）虾。ES（D）蘑菇（E）螃蟹（F）虾。

图5：在不同浓度的蘑菇基CNFs下，绿豆和辣椒的水杨酸浓度。

图6：针对不同浓度的蘑菇基BM CNFs而言，（C）辣椒中CaChi2和（B）绿豆中PGIP1的基因表达。对暴露于CNFs 0和24小时后的表达进行分析，并与对照（取自生长条件与处理植物相似的野生植物）比较。（A）辣椒中的CaChi2，（B）绿豆中的PGIP1。通过Tukey检验对表达进行统计分析（*p<0.05表示显著性差异；**p<0.005表示高度显著性差异；成对比较；n=15）。

图7：辣椒和绿豆中的CaChi2和PG1P1基因上调分别响应于不同浓度的蘑菇基BM几丁质纳米纤维。建立比较以评估上调具有剂量依赖性。

图8：当暴露于不同浓度的螃蟹、蘑菇和虾基CNFs时，对（A）壳球孢菌和（B）齐整小核菌的生长进行体外分析。通过GraphPad Prism 8计算的IC50显示，壳球孢菌对螃蟹的IC50为9.87mg/mL，对蘑菇为2.28mg/mL，对虾为12.2mg/mL。齐整小核菌对螃蟹的IC50为8.34mg/mL，对蘑菇为3.07mg/mL，对虾为12.2mg/mL。

图9：（a）绿豆叶子内的CNFs（冷冻干燥），（b）绿豆叶子内的CNFs（烤箱干燥），（c）绿豆茎中的CNFs（冷冻干燥），（d）绿豆茎中的CNFs（烤箱干燥），（e）绿豆根部内的CNFs（冷冻干燥）和（f）绿豆根部内的CNFs（烤箱干燥）。

图10：（a）辣椒叶子内的CNFs（冷冻干燥），（b）辣椒叶子内的CNFs（烤箱干燥），（c）辣椒茎中的CNFs（冷冻干燥），（d）辣椒茎中的CNFs（烤箱干燥），（e）辣椒根部内的CNFs（冷冻干燥）和（f）辣椒根部内的CNFs（烤箱干燥）。