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专访胥传来 | 名校联手研发手性纳米农药，烟草花叶病毒杀灭高达95%

来源：花匠小妙招时间：2025-05-07 08:12

植物病毒严重影响农作物产量和品质，如玉米褪绿斑驳病毒、小麦线条花叶病毒、马铃薯 Y 病毒等，每年在全球造成的经济损失超过 600 亿美元，严重威胁粮食安全。

植物病毒的传播途径、范围非常广泛。可以在植物细胞内寄生，也可以在自然界中通过昆虫、花粉或种子传播；有些植物病毒可进入昆虫腔肠，使其终生具备散播病毒的能力。目前的植物病毒的防控主要依赖化学农药，与其他病原体（如害虫、真菌）导致的植物病害不同，病毒的侵害特性使得传统化学农药的靶向性和有效性下降，通常需要反复多次施药才能起到控制效果；另一方面，病毒的变异又迫使更大剂量化学农药的使用，危害生态和食品安全。因此，发展高效、靶向的新型抗病毒农药迫在眉睫。

目前市面上所宣称的“纳米”农药意为药剂分子的“剂型尺度”，其作用机理与化学农药无异。与此不同，该研究的手性纳米粒子以特异性破坏病毒外壳蛋白的方式杀灭病毒，且不产生抗药性、无残留，是一种绿色的新型农药。

该研究来自江南大学胥传来、匡华教授团队与美国密歇根大学、巴西圣卡洛斯联邦大学、伊利诺伊大学、中国农业科学院烟草研究所的合作。生辉 Agri Tech 联系到该文章通讯作者之一、江南大学食品学院胥传来教授，就这一研究成果进行了专访。

胥传来研究领域为生物界面与生物检测，以第一作者或通讯作者在国际一流期刊上发表论文 300 多篇，目前担任 Food Agricultural Immunology 期刊主编。

（来源：受访者提供）

手性纳米粒子在生命体系中具有生物效应

手性，是一个立体概念，指物体的镜像不能与本身完全重合的特性，就如同左手和右手互为镜像而无法叠合。2001 年，三位利用手性催化剂生产手性药物的科学家被授予诺贝尔化学奖。如今，手性合成已成为 21 世纪的重要研究领域，广泛用于生命科学。

▲图 | 手性分子示例（来源：维基百科）

在发展抗植物病毒的手性农药之前，胥传来研究团队一直主要针对人类病毒性感染进行纳米生物材料开发，同时开展基于抗体标记的免疫分析方法开发，在可视化的分析过程中进行抗体标记，该团队 率先发现了手性等离子体材料的卓越检测性能，研发了一系列免疫快速检测试纸条、试剂盒、亲和层析柱、免疫磁珠等广泛应用于食品、农产品、环境中的风险因子的日常监测。

烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus，TMV）是第一个被人类发现的植物病毒，极易传播、性能稳定，侵染多种重要经济作物，能在多种植物上越冬，严重影响农作物产量和品质。因此，该团队以 TMV 为对象，开展手性纳米材料合成。

“TMV 外壳是由 2130 个蛋白亚基形成的螺旋管状结构，内管直径约 4nm，遗传物质单链 RNA 在其中。根据这种结构特点和尺度，我们对先前的硫化铜纳米颗粒进行结构改造，使之变小，同时也进行了‘手性’的设计。3 纳米的硫化铜纳米颗粒可以较好地进入 TMV 病毒的内孔，通过与蛋白亚基特定位点亲和，稳定地结合在孔内。右手性纳米颗粒与 TMV 蛋白亚基的结合力更强，是左手性颗粒的 20 倍。

▲图 | 烟草花叶病毒衣壳蛋白与 3 nm Cu1.96S 合成途径（来源：[1]）

高效特异结合病毒或生物大分子，农业、医药、食品应用广泛

化学类农药的靶点通常为病原体的某些生物靶点，这些靶点往往存在于一些执行重要生理功能（如神经传导）和信号通路上。在农药的选择压力下，病原体通过变异“躲过”这些靶点所受到的“死亡威胁”，农药便失效。手性纳米粒子杀灭病毒的独特机制，不会诱导病原体抗性，具有更好的生物安全性。

▲图 | 纳米粒子与衣壳蛋白作用位点（来源：[1]）

进一步研究证实，用该粒子水溶液（1 μM，5mL/株）喷洒受 TMV 侵染的作物，3 天内超过 95% 的病毒即可被清除，效率显著高于目前所有抗植物病毒的化学农药。它通过植物叶面气孔，进入植物细胞发挥杀病毒作用，在此过程中一价铜氧化为二价铜离子，被植物快速吸收，利用率高。施药所用铜元素浓度远小于土壤和植物本身存在的基础铜含量，研究团队通过监测作物的根、茎、叶以及土壤等，进一步验证施药对作物或土壤中的铜含量无改变。该手性纳米农药有望作为一种绿色、安全的新型农药，为手性纳米材料的应用找到新方向。

“接下来，我们计划将之推广应用。”对此，胥传来表示对此需要 进行更大规模的田间试验，监测配药剂量、施药间隔等问题。尽管实验条件下其效率远胜于传统农药，但实际中还要考虑目标农田周围的 TMV 发生情况，以此决定有效保护作物的药物浓度；以及观测其对于不同茄科植物、不同生长期植物的作用效果。对于其他植物病毒，受生物安全的限制，该团队尚未进行广泛研究，“植物病毒的实验涉及生物安全问题，必须和国家农科院等有资质的院所合作。”

手性纳米材料靶向杀灭 TMV 的工作，打开了新的视野。“我们发现，所有生命体系的相互作用都取决于独特的结构和空间构象，我们发展与之构象、尺度相匹配的纳米材料，为我们未来开展更复杂层面上的生命调控提供了基本策略。”另外，对于应用层面，胥传来认为一定要考虑纳米颗粒的生命周期——如何发挥作用、又如何排出动植物体、是否影响生态安全。

作为来自食品学院的研究人员，胥传来也介绍了纳米粒子在食品领域的潜能。根据人体肠道上皮细胞与肠道微生物的表面受体，该团队以微量元素为材料，开展特异性亲和力的手性纳米粒子设计，有望调控肠道稳态、进而改善机体健康与免疫力。

参考资料：

2.https://mp.weixin.qq.com/s/ejrOczhYACB_L6HvSfixFw

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