广东
近日，大连理工大学生物工程学院杨君教授团队在《Chemical Engineering Journal》期刊上发表题为“基于核酸的革兰氏阴性病原菌纳米抗菌策略”（Nucleic Acid-Based Nanostrategies against Gram-Negative Pathogenic Bacteria）的研究型文章。大连理工大学生物工程学院博士研究生张熙悦为第一作者，杨君教授为本文的通讯作者。
革兰氏阴性菌引发的植物细菌性病害，如柑橘黄龙病、细菌性软腐病等传播迅猛、防控难度高，极易造成作物大面积减产甚至绝收，对全球农业生产与粮食安全构成严重威胁。长期大量施用化学农药，不仅促使病原菌耐药性持续攀升，还会引发环境污染、农田微生态失衡等系列问题。当前，核酸类绿色防控技术发展迅速，RNA干扰策略已广泛应用于真核类植物病害治理；但原核细菌不存在RNA干扰通路，依靠核酸药物实现细菌性病害精准防治存在难以突破的技术壁垒。CRISPR基因编辑技术可靶向切割细菌生存必需基因，实现特异性杀菌，具备优良的应用潜力；然而CRISPR质粒一般分子量大，难以跨越革兰氏阴性菌细胞壁（膜）屏障，加之电穿孔、化学感受态制备等传统转化手段操作复杂、难以适配田间场景，极大限制了该技术在植物病原细菌防控中的落地应用。
针对上述瓶颈问题，团队创新融合阳离子改性ZIF-8纳米载体（cZIF-8）与CRISPR-Cas12a基因编辑系统，成功构建了具备pH响应的高效核酸纳米递送平台。该体系无需电穿孔、无需制备感受态细胞，即可负载靶向细菌必需基因的大尺寸CRISPR质粒，高效导入大肠杆菌、铜绿假单胞菌等革兰氏阴性病原菌中。研究基于27株典型病原微生物比较基因组分析，筛选得到跨菌种高度保守的广谱杀菌靶点，并配套设计高致死活性crRNA。试验数据显示，cZIF-8对普通大肠杆菌的质粒递送效率可达78%，针对铜绿假单胞菌递送效率约40%，递送性能相较传统阳离子脂质体提升4倍以上。载体进入菌体后，激活的crispr-Cas系统可特异性切割靶标基因，直接导致病原菌死亡。番茄果实离体侵染模型验证，该纳米CRISPR核酸药物能够显著抑制软腐病病斑扩张、降低果实采后失重，且不会损伤果实原有品质，离体病害防控效果突出。
本研究首次实现MOF基纳米载体介导CRISPR质粒免电转高效递送至革兰氏阴性植物病原菌；建立了一套比较基因组靶点筛选流程，使整套抗菌平台具备可编程改造能力与广谱抑菌潜力。该体系生物相容性优良、环境友好，契合绿色农业发展需求。该技术策略有望破解化学农药诱发的病原菌耐药难题，推动精准型核酸生物农药走向田间实际应用，为农业领域细菌性病害与细菌耐药性治理开辟全新技术路径。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.179464
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