国内研究团队发现新型生物农药分子—芥酸酰胺，具有独特的作用机制和广谱抗菌活性

世界农化网中文网报道：植物细菌性病害是农业生产和生态平衡的重大威胁之一。这类病害由病原细菌侵染植物组织引发，可导致叶斑、枯萎、腐烂等多种症状，严重时甚至造成农作物大面积减产乃至绝收。目前，植物细菌性病害的防控工作面临严峻挑战：其一，病原菌耐药性的快速进化使得传统农药的防治效果显著下降；其二，致病菌的持续变异对新型农药研发提出了更高的技术要求，现有防治体系的有效性正面临前所未有的考验。

2025年2月28日，北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命联合中心雷晓光教授团队与中国科学院遗传发育所、崖州湾国家实验室周俭民研究员团队合作，在国际顶级学术期刊《科学》（Science）上发表研究论文，首次揭示了一类植物内源存在的天然产物分子——芥酸酰胺，其具有独特的作用机制和广谱抗菌活性。研究表明，芥酸酰胺通过特异性破坏植物病原细菌的三型分泌系统（T3SS）的组装，有效抑制其致病力，从而实现对多种细菌侵染的广谱抑制作用。

芥酸酰胺与传统抗生素药物相比具有显著优势，它不直接杀灭细菌，而是选择性地降低病原菌的致病力。这种独特的作用模式不仅确保了更高的生物安全性，还显著减少了对环境的污染风险，同时有效规避了细菌耐药性的产生。

在本项研究中，合作团队通过系统的分离、纯化和鉴定，发现了一种全新的植物抗病化合物——芥酸酰胺。与传统的植物抗病化合物相比，芥酸酰胺具有显著的特征：它不仅广泛存在于水稻、大豆等多种重要农作物中，而且能够在植物免疫激活后大量积累，展现出对多种病原细菌的广谱抗性。尤为重要的是，芥酸酰胺的作用机制突破了传统认知，不同于一般植物抗病化合物通过直接杀灭或抑制微生物生长的抗病方式，芥酸酰胺采用了一种更为精巧的策略——特异性解除病原细菌的"武器"系统。

芥酸酰胺通过抑制细菌三型分泌系统组装而产生广谱抗菌活性的工作模型。

图片来源：Science

研究发现，芥酸酰胺能够靶向破坏病原细菌的关键致病装置——三型分泌系统（Type III secretion system, T3SS）。T3SS是许多动植物病原细菌用于向宿主细胞分泌毒性效应蛋白的核心装置，对细菌致病性至关重要。通过遗传学实验，研究团队证实芥酸酰胺的积累是植物实现对病原细菌免疫的关键机制。进一步的研究揭示，芥酸酰胺与T3SS的重要组分HrcC蛋白特异性结合，干扰其在病原细菌外膜上的正确定位，从而有效抑制T3SS的组装，使病原细菌失去致病能力。

为深入解析芥酸酰胺的作用机制，研究团队综合运用了多种先进技术手段，通过合成大量芥酸酰胺衍生物并进行系统活性分析，确定了抗病活性分子的关键化学结构；结合化学蛋白质组学、生化实验、蛋白结构预测、分子对接及分子动力学模拟等方法，阐明了芥酸酰胺与HrcC蛋白的相互作用机制。值得注意的是，芥酸酰胺对水稻白叶枯病、番茄青枯病等多种重要作物细菌性病害均表现出显著的保护效果，显示出广阔的农业应用前景。

这项研究不仅突破了领域内对植物抗性代谢物作用机制的传统认知，更为开发环境友好型生物农药和开展作物抗病分子育种提供了重要的理论基础和技术支撑，对推动绿色农业发展具有重要的科学意义和应用价值。