免疫工程化壳聚糖酶制备的壳聚糖寡聚体用于提高植物对病毒感染的抗性

壳寡糖可作为植物生物刺激剂或生物农药，但目前基于壳聚糖的农业生物制剂通常缺乏足够的效力。这是由于缺乏适用于结构精确可控壳聚糖的可规模化生产工艺，同时对结构—功能关系的理解也较为有限。壳聚糖在聚合度（DP）、乙酰化分数和乙酰化模式（FA 和 PA）方面存在差异。尽管DP和FA对抗菌和植物刺激活性的影响至少已得到部分认识，但对于PA而言，情况尚非如此。通过在寡聚体生产中采用酶法而非酸水解，可以对PA进行一定程度的控制。我们利用重组几丁质酶和壳聚糖酶对一种表征明确的壳聚糖聚合物进行水解，并纯化得到具有不同DP的寡聚体。我们对这些产物进行了结构表征，并检测了其保护烟草免受病毒病害侵染的能力。几丁质酶产物在其还原端和非还原端以GlcNAc单元为主，而中心区域则以GlcN单元为主；壳聚糖酶产物则相反。尽管来源于几丁质酶的水解产物没有活性，但来源于壳聚糖酶的寡聚体表现出诱导子活性和激发活性，并能保护植物免受病害侵染，而且其活性随DP增加而增强。显然，所使用的芽孢杆菌壳聚糖酶非常适合建立一种可规模化生产具有良好农业生物制剂特性的壳聚糖寡聚体的工艺。

壳寡糖可以作为植物生物刺激素或生物农药发挥作用，但当前基于壳聚糖的农业生物制剂往往缺乏足够的功效。这主要是由于缺乏可规模化生产、结构控制良好的壳聚糖制备工艺，同时对其结构—功能关系的理解也较为有限。壳聚糖在聚合度（DP）、乙酰化分数（FA）和乙酰化模式（PA）方面存在差异。尽管DP和FA对抗菌及植物刺激活性的影响至少已有部分认识，但PA的相关情况尚不明确。通过在寡聚体生产中采用酶法而非酸水解，PA可以得到部分控制。我们利用重组几丁质酶和壳聚糖酶对一种表征明确的壳聚糖聚合物进行水解，并纯化得到具有不同DP的寡聚体。我们对这些产物进行了结构表征，并测试了它们保护烟草抵御病毒病害的能力。几丁质酶产物在其还原端和非还原端以GlcNAc单元为主，而中心部位则以GlcN单元为主；壳聚糖酶产物则相反。尽管来源于几丁质酶的水解产物没有活性，来源于壳聚糖酶的寡聚体却具有诱导子活性和激发活性，能够保护植物免受病害侵袭，且其活性随着DP的增加而增强。显然，所使用的芽孢杆菌壳聚糖酶非常适合建立可规模化生产壳聚糖寡聚体的工艺，而这些寡聚体具有良好的农业生物制剂应用前景。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.09.731087v1?rss=1

🏷️ 壳聚糖寡聚体 植物抗病毒 壳聚糖酶 结构-功能关系 植物免疫诱导