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植物病虫害严重威胁全球粮食安全，传统化学防治弊端多。研究人员开展关于猪笼草几丁质酶 NkChit2b-1 的研究，发现其能抗多种含几丁质的病原体和害虫。这为开发 “绿色农药”、推动可持续农业发展提供了可能。
在农业的大舞台上，植物病虫害一直是令人头疼的 “反派角色”。它们肆意破坏农作物，严重威胁着全球粮食安全。据统计，每年因病虫害导致的农作物减产和经济损失数额巨大。传统的化学防治手段，就像一把双刃剑，虽然能在一定程度上控制病虫害，但长期过度使用，带来了一系列的生态问题，比如污染地下水、破坏土壤微生物群落，还会对非目标生物造成毒害，严重影响生态平衡和人类健康。因此，寻找可持续且环保的替代方案，成为了现代农业发展的当务之急。
在这样的背景下，中山大学生命科学学院、广东省植物应激生物学重点实验室以及生物防治国家重点实验室的研究人员挺身而出，展开了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦于猪笼草（Nepenthes）的几丁质酶（chitinase），最终发现了 NkChit2b-1 这一 “宝藏”，相关研究成果发表在《Advanced Biotechnology》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是利用原核表达系统，将优化密码子的几丁质酶基因导入大肠杆菌（Escherichia coli）进行表达；二是通过蛋白纯化技术，获取高纯度的 NkChit2b-1 蛋白；三是运用多种活性检测和抗病虫害实验，来探究 NkChit2b-1 的功能特性 。
下面来看具体的研究结果：
- NkChit2b-1 的酶活性特性：研究人员从猪笼草中筛选出 5 种几丁质酶，意图探究其生物防治潜力，然而只有 NkChit2b-1 能以可溶形式成功纯化。生化分析显示，NkChit2b-1 在 pH 5.0 - 6.0、温度 28 - 42°C 范围内具有最佳酶活性，这与植物细胞的生理环境相契合。虽然它与拟南芥（Arabidopsis thaliana）的 AtHCHIB 和水稻（Oryza sativa）的 OsChit1 酶活性相当，但 NkChit2b-1 在原核表达系统中的产量比后两者高十倍以上，从成本和应用潜力考虑，研究人员对其展开深入研究。
- NkChit2b-1 对真菌病原体的抗性：通过体外实验和植物接种实验发现，NkChit2b-1 对核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）、灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）和稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）的菌丝生长有显著抑制作用。在拟南芥、烟草（Nicotiana benthamiana）、番茄（Solanum lycopersicum）和水稻等植物上，外源施加 NkChit2b-1 能增强它们对这些病原菌的抗性，且对稻瘟病菌的抗性呈剂量依赖性。
- NkChit2b-1 对害虫的影响：褐飞虱（brown planthopper，BPH）以水稻韧皮部汁液为食，研究发现，经 NkChit2b-1 处理水稻后，褐飞虱若虫取食产生的蜜露减少，成虫死亡率增加。甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）是一种多食性害虫，NkChit2b-1 处理其卵，会加速孵化，但幼虫发育延迟，且幼虫明显偏好未处理的叶片。
综合上述研究，研究人员得出结论：NkChit2b-1 是一种多功能的生物防治分子，兼具抗真菌和杀虫特性。它能在植物的生理条件下高效发挥作用，对多种植物病虫害都有显著的防治效果，且对植物和哺乳动物无不良影响。不过，NkChit2b-1 对尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）的抑制效果不佳，未来可以通过改造其结构或与其他酶联用等方式来解决。总体而言，NkChit2b-1 作为一种潜在的 “绿色农药”，为可持续农业和植物保护提供了新的方向和希望，有望在未来农业生产中发挥重要作用，帮助我们更好地应对植物病虫害的挑战，守护全球粮食安全。
