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水稻基腐病菌群体感应抑制剂开发获新进展

[所属分类:行业动态] [发布时间:2025-11-12] [发布人:杨晓燕] [阅读次数:] [返回]

水稻基腐病菌群体感应抑制剂开发获新进展
作者：朱汉斌来源：中国科学报
山东拓普生物工程有限公司 http://www.topbiol.com
近日，华南农业大学教授张炼辉/崔紫宁团队在水稻基腐病菌群体感应抑制剂开发方面取得新进展。他们首次报道季铵盐类化合物能够靶向调控水稻基腐病菌Dickeya oryzae的群体感应系统，显著降低其致病力，为绿色农药开发提供新思路。相关成果发表在《农药生物化学与生理学》（Pesticide Biochemistry and Physiology）。
“该研究为开发新型抗病毒力策略的绿色农药提供了重要理论基础和候选化合物。”论文共同通讯作者崔紫宁表示，其团队研究发现一类季铵盐阳离子表面活性剂能够高效抑制水稻基腐病病原菌Dickeya oryzae的群体感应系统，从而显著降低其致病性，且不影响细菌正常生长。
水稻是全球超过三十亿人的主食，但其生产过程中常遭受多种病害威胁，其中由Dickeya oryzae引起的水稻基腐病已在亚洲、非洲、美洲等多地广泛发生，导致严重减产和质量下降。该病原菌通过一个名为Vfm（Virulence Factor Modulating）的群体感应系统调控其致病力。Vfm系统负责激活多个毒力基因的表达，包括合成植物毒素zeamines和多种细胞壁降解酶，这些都是病菌侵入植物组织的关键武器。
研究团队在国家自然科学基金等项目的资助下，通过构建vfmE-lux报告系统，对超过2000种化合物进行了高通量筛选，最终发现7种具有长链烷基结构的季铵盐阳离子表面活性剂能显著抑制vfmE启动子活性。进一步研究表明，这些季铵盐阳离子表面活性剂化合物能阻断细菌对Vfm信号分子的感应，下调vfm基因簇及其下游毒力基因的转录表达，从而抑制zeamines的合成和纤维素酶、果胶酶等胞外酶的分泌。值得注意的是，这些化合物在有效浓度下对细菌生长几乎没有影响，符合“抗病毒力”策略的核心特征——不杀死病原菌，而是削弱其致病能力，从而减少抗药性产生的风险。
研究团队在离体马铃薯块和活体水稻植株上进行了致病性防效试验。结果显示，经季铵盐阳离子表面活性剂处理的D. oryzae EC1菌株其软腐病斑面积显著减小，水稻种子发芽率显著提高，说明其致病力明显下降。此外，通过qRT-PCR和酶活检测，研究人员证实季铵盐阳离子表面活性剂处理后的菌株中，与毒力相关的多个基因（如smsK、pelD、celZ等）表达显著下调，zeamines产量和CWDE酶活也同步下降。
尽管D. oryzae与同属的D. dadantii在VfmH-VfmI双组分系统上序列相似性高达95%以上，季铵盐阳离子表面活性剂却只对前者有效。这表明季铵盐阳离子表面活性剂并非直接作用于信号感应系统本身，而是可能干扰了D. oryzae特有的上游调控元件，从而特异性抑制其Vfm通路。季铵盐阳离子表面活性剂是一类已知具有抗菌性和膜破坏作用的化合物，广泛应用于消毒剂和防腐剂中。
论文共同通讯作者张炼辉表示，该研究首次揭示其在群体感应抑制方面的新功能，拓展了其应用潜力。该类化合物结构可调性强，可通过优化烷基链长度和阳离子头基结构，进一步提高其抑制活性和特异性，具备良好的绿色农药开发前景。同时，它们也可作为分子工具，用于深入研究Vfm系统的上游调控机制。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2025.106618
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