番茄是全球重要经济作物,但病毒病严重威胁产量与品质。尤其是番茄斑萎病毒(TSWV)、番茄花叶病毒(ToMV)和番茄黄化曲叶病毒(TYLCV),可造成高达100%的产量损失,且缺乏有效化学药剂。RNA干扰(RNAi)技术被认为是未来植物病毒防控的重要方向,但外源dsRNA/shRNA稳定性差、移动性弱、作用时间短,限制了其在田间的应用。2025年12月22日,西南大学柑桔研究所曹孟籍团队在国际权威期刊 《Advanced Science》 在线发表题为《BioCNTs Mediated Delivery of Systemically Mobile Small RNAs via Leaf Spray to Control Both Tomato DNA and RNA Viruses》的研究论文。该研究首次构建了生物碳纳米管(BioCNTs)系统性移动RNAi纳米生物农药平台,实现了对番茄多种重要病毒(ToMV、TSWV、TYLCV)的高效、持久、系统性防控,为绿色农业提供了全新的解决方案。


研究团队基于自主开发的BioCNTs纳米载体,成功实现了外源RNA分子的高效装载、稳定保护与快速进入植物细胞,并显著延长了dsRNA/shRNA的沉默持续时间;同时创新性地将在植物中具有系统移动能力的tRNA-like structure(TLS)序列引入shRNA前端,使喷施后进入植物细胞中的RNA获得长距离运输能力,从而在未喷施的上位叶中仍保持显著防效。该系统在番茄中对三种重要病毒均表现出强抑制效果,且对植物生长、光合作用和免疫系统无明显负面影响,果实对哺乳动物无明显毒性,展现出安全、绿色、可规模化应用的巨大潜力,为RNA农药的田间落地提供了关键技术突破,也为植物病毒病的精准、可持续防控开辟了新的研究方向。
西南大学柑桔研究所脱毒中心刘学东副研究员为本研究的第一作者,西南大学柑桔研究所曹孟籍研究员、深圳职业技术大学刘思佳助理研究员为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金项目(32302317,32402310)、西南大学中央高校基本科研业务费(SWU-KR25033)、广东省基础与应用基础研究基金项目(2023A1515110407)、深圳市优秀科技创新人才培养项目(RCBS20231211090625044)、重庆市杰出青年科学基金(CSTB2022NSCQ-JQX0027)、西南大学创新研究2035先导计划(SWU-XDPY22002)的资助。
论文链接:http://doi.org/10.1002/advs.202504889