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水稻基腐病菌群體感應抑制劑開發(fā)獲新進展
作者：朱漢斌  來源：中國科學報
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近日，華南農(nóng)業(yè)大學教授張煉輝/崔紫寧團隊在水稻基腐病菌群體感應抑制劑開發(fā)方面取得新進展。他們首次報道季銨鹽類化合物能夠靶向調控水稻基腐病菌Dickeya oryzae的群體感應系統(tǒng)，顯著降低其致病力，為綠色農(nóng)藥開發(fā)提供新思路。相關成果發(fā)表在《農(nóng)藥生物化學與生理學》（Pesticide Biochemistry and Physiology）。
“該研究為開發(fā)新型抗病毒力策略的綠色農(nóng)藥提供了重要理論基礎和候選化合物�！闭撐墓餐�通訊作者崔紫寧表示，其團隊研究發(fā)現(xiàn)一類季銨鹽陽離子表面活性劑能夠高效抑制水稻基腐病病原菌Dickeya oryzae的群體感應系統(tǒng)，從而顯著降低其致病性，且不影響細菌正常生長。
水稻是全球超過三十億人的主食，但其生產(chǎn)過程中常遭受多種病害威脅，其中由Dickeya oryzae引起的水稻基腐病已在亞洲、非洲、美洲等多地廣泛發(fā)生，導致嚴重減產(chǎn)和質量下降。該病原菌通過一個名為Vfm（Virulence Factor Modulating）的群體感應系統(tǒng)調控其致病力。Vfm系統(tǒng)負責激活多個毒力基因的表達，包括合成植物毒素zeamines和多種細胞壁降解酶，這些都是病菌侵入植物組織的關鍵武器。
研究團隊在國家自然科學基金等項目的資助下，通過構建vfmE-lux報告系統(tǒng)，對超過2000種化合物進行了高通量篩選，最終發(fā)現(xiàn)7種具有長鏈烷基結構的季銨鹽陽離子表面活性劑能顯著抑制vfmE啟動子活性。進一步研究表明，這些季銨鹽陽離子表面活性劑化合物能阻斷細菌對Vfm信號分子的感應，下調vfm基因簇及其下游毒力基因的轉錄表達，從而抑制zeamines的合成和纖維素酶、果膠酶等胞外酶的分泌。值得注意的是，這些化合物在有效濃度下對細菌生長幾乎沒有影響，符合“抗病毒力”策略的核心特征——不殺死病原菌，而是削弱其致病能力，從而減少抗藥性產(chǎn)生的風險。
研究團隊在離體馬鈴薯塊和活體水稻植株上進行了致病性防效試驗。結果顯示，經(jīng)季銨鹽陽離子表面活性劑處理的D. oryzae EC1菌株其軟腐病斑面積顯著減小，水稻種子發(fā)芽率顯著提高，說明其致病力明顯下降。此外，通過qRT-PCR和酶活檢測，研究人員證實季銨鹽陽離子表面活性劑處理后的菌株中，與毒力相關的多個基因（如smsK、pelD、celZ等）表達顯著下調，zeamines產(chǎn)量和CWDE酶活也同步下降。
盡管D. oryzae與同屬的D. dadantii在VfmH-VfmI雙組分系統(tǒng)上序列相似性高達95%以上，季銨鹽陽離子表面活性劑卻只對前者有效。這表明季銨鹽陽離子表面活性劑并非直接作用于信號感應系統(tǒng)本身，而是可能干擾了D. oryzae特有的上游調控元件，從而特異性抑制其Vfm通路。季銨鹽陽離子表面活性劑是一類已知具有抗菌性和膜破壞作用的化合物，廣泛應用于消毒劑和防腐劑中。
論文共同通訊作者張煉輝表示，該研究首次揭示其在群體感應抑制方面的新功能，拓展了其應用潛力。該類化合物結構可調性強，可通過優(yōu)化烷基鏈長度和陽離子頭基結構，進一步提高其抑制活性和特異性，具備良好的綠色農(nóng)藥開發(fā)前景。同時，它們也可作為分子工具，用于深入研究Vfm系統(tǒng)的上游調控機制。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2025.106618
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