Polyglutamate-loaded chitosan nanogels reprogram plant metabolism for increased growth and viral resistance

壳聚糖 化学 细胞生物学 新陈代谢 细胞代谢 生物化学 植物细胞 抗性(生态学) 生物 植物生长 微生物学 植物对草食的防御 植物抗病性 病菌 病毒感染 细菌 病毒学 免疫系统
作者
Gang Qiao,Changyun Liu,Li Chen,Shaorui Tian,Juan Yang,Siyi Xiao,Xingyi Luo,Céline Corcelle,Alberto Bianco,Xiaozhou Ma,Lin Cai,Xianchao Sun
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s41467-026-70753-0
摘要

Asparagine synthetase B (AS-B) is essential for nitrogen metabolism, but its broader physiological functions remain poorly understood. Here we show that the evolutionarily conserved Nicotiana benthamiana NbAS-B confers expression-dependent antiviral resistance and promotes plant growth. Multi-omics analyses indicate that NbAS-B-mediated antiviral immunity relies on glutamate-induced activation of Ca²⁺ signaling through the receptor GLR3.3, whereas its growth-promoting effect results from photosynthetic reprogramming. Building on these insights, we develop polyglutamate-loaded chitosan nanogels (PGANPs) to artificially manipulate this pathway. These nanogels efficiently enter plant tissues and enable sustained in situ release of glutamate, thereby mimicking and amplifying NbAS-B signaling outputs. PGANPs provide long-lasting systemic antiviral immunity while concurrently enhancing plant growth, without incurring metabolic costs. Our work identifies NbAS-B as a dual-function regulator linking metabolic status to immune activation and establishes PGANPs as an eco-friendly, controllable, and durable nanobiotechnology for managing viral diseases in crops.
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