近日，中国农业大学植物保护学院2019级毕业本科生杨燕晓在美国化学学会（ACS）旗下农业与食品化学杂志（Journal of Agricultural and Food Chemistry，中科院1区）发表论文。该研究建立了一种安全高效的纳米递送系统，用以提升脯氨酸的利用效率，有利于减少农业生产中外源生物刺激素的使用量。

作者利用纳米载体SPc 装载脯氨酸（Pro），成功构建了一种有效的纳米递送系统。Pro可以通过氢键和范德华力自发的与SPc组装，潜在的相互作用基团为Pro的羟基和SPc的羰基（图1）；Pro和SPc之间的自动络合破坏了Pro的自聚结构，形成了纳米级Pro（图2）。随着SPc与Pro质量比的增加，SPc负载的Pro叶面接触角减小，持留量增加，表明Pro/SPc复合体更容易在叶面上展布。此外，植物对SPc负载的Pro吸收显著增加（图3）。与单独的Pro相比，SPc负载的Pro在缓解烟草种子和幼苗干旱胁迫方面，表现出更高的生物活性。RNA-Seq分析表明，SPc负载的Pro可以上调光合作用相关基因和内吞相关基因的表达（图4）。本文解析了 SPc 与Pro结合的作用机理，通过对Pro/SPc 复合体理化性质的检测，探究了复合体对种子和植株的抗旱效果，为生物刺激素提供了一种有效的纳米递送系统，对提高植物抗旱性具有一定的现实意义。

图1 Pro/SPc复合体的自发结合示意图（A）和ITC测定（B）

图2 Pro和不同质量比下Pro/SPc复合体的粒度分布（A-C）和TEM照片（A'-C'）

图3 Pro/SPc复合体的接触角（A），持留量（B）和植物内吸作用（C）

图4 转录组测序结果

本篇论文是杨燕晓继2022年4月在纳米材料期刊（Nanomaterials）发表论文后，再次以第一作者身份发表的研究论文。杨燕晓本科期间曾获北京市“优秀毕业生”、中国农业大学“优秀毕业生”，连续三学年获得中国农业大学“三好学生”，北京市大学生生物学知识竞赛“一等奖”、何康农业教育奖学金、文体优秀奖学金和学业奖学金等荣誉，担任班长期间所在班级获评北京市“先进班集体”、中国农业大学“优秀班集体”。在高危生物防控与绿色有机生产团队多位老师的指导下，开展了纳米载体提升外源因子生物学活性的机理与应用研究，参与北京市大学生创新项目《纳米载体提升杀虫剂毒力机理与应用研究》，结题“优秀”，本科毕业论文荣获2023年北京市普通高校优秀本科毕业设计（论文）、中国农业大学本科生“百篇优秀毕业论文(设计)”奖。

图5 杨燕晓照片

中国农业大学植物保护学院2019级本科生杨燕晓为该论文第一作者，闫硕副教授和董民副教授为通讯作者，杜相革教授和沈杰教授全程指导了本实验。该研究得到云南省院士专家工作站（202305AF150184）、中国烟草总公司重大项目（110202201020（LS-04））和国家重点研发计划（2023YFD1700304）的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c05636