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水稻细菌性叶枯病防控研究获新进展

[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]

水稻细菌性叶枯病防控研究获新进展
作者：朱汉斌，李彦华来源：中国科学报
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近日，华南农业大学教授崔紫宁团队传来喜讯。该团队报道了一种基于大蒜提取物设计合成的二硫醚化合物抑制剂，其在防控由菠萝泛菌引发的水稻细菌性叶枯病方面成效显著，并初步揭示了其作用机制。相关成果发表于《害虫管理科学》（Pest Management Science）。
水稻细菌性叶枯病由菠萝泛菌引起，这一病害正严重威胁着全球半数人口的主粮——水稻。该病原菌会侵染水稻叶片组织，引发典型的叶枯症状，致使水稻产量和品质大幅下降，给全球粮食安全带来严峻挑战。不仅如此，菠萝泛菌的宿主范围极为广泛，除水稻外，还能侵染菠萝、甘蔗等多种重要经济作物。
与水稻白叶枯病菌或青枯菌等植物病原菌不同，菠萝泛菌缺乏典型的III型分泌系统。该系统是大多数病原细菌输送效应蛋白、建立致病性的关键毒力机制，菠萝泛菌关键致病机制尚待深入研究，可能依赖于毒素合成、生物膜形成或破坏宿主防御反应等替代途径。
大蒜中天然存在的二硫醚化合物，因含有二硫键活性骨架而具备广谱抗菌活性。然而，其分子不稳定、易挥发的特性，极大地限制了在实际中的应用。崔紫宁团队在国家自然科学基金等项目的资助下，通过理性设计与合成，成功获得一系列结构稳定、活性增强的二硫醚化合物。
该研究首次系统评估了二硫醚类化合物对菠萝泛菌的体外抑菌活性。通过多路径合成策略，成功合成41种二硫醚衍生物，并对其抑菌效能展开系统性筛选。活性测试结果显示，化合物D7对该病原菌表现出显著的抑制作用，其半最大效应浓度为0.87 μg/mL。进一步研究发现，化合物D7可诱导菠萝泛菌发生浓度依赖性细胞凋亡，并提高细胞内活性氧水平。此外，D7能抑制细菌中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性，破坏细菌的氧化防御系统，引发活性氧代谢紊乱。电子显微镜观察发现，D7会损害菠萝泛菌的细胞膜，导致细胞膜塌陷、细胞质渗漏。
在防治效果方面，化合物D7对菠萝泛菌引起的水稻细菌性叶枯病具有显著的疗效和保护作用。同时，在毒性测试中，化合物D7对非目标生物（蚯蚓和蚕）表现出低毒性。基于AquaticTox和BeeTox模型的预测结果也进一步证实，D7对水生生物（如：虹鳟鱼Oncorhynchus mykiss、黑头呆鱼Pimephales promelas、大型溞Daphnia magna、伪小球藻Pseudokirchneriella subcapitata）和蜜蜂均表现出低毒性。
综上，二硫醚化合物D7通过诱导氧化应激并协同破坏病原菌细胞膜的双重作用机制，对菠萝泛菌引起的水稻细菌性叶枯病展现出显著的防治效果，且毒性评估证实其对非靶标生物风险较低，为水稻细菌性叶枯病的防控提供了新的有效途径。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/ps.70066
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