即日，国际顶级学术期刊《科学》（Science）公布了北京大学化学与分子工程学院、北大-清华性命说合中央雷晓光教养团队与中国科学院遗传发育所、崖州湾国度实践室周俭民切磋员团队互帮的题为“A widespread plant defense compound disarms bacterial type III injectisome assembly”的切磋论文，初度揭示了一类植物内源存正在的自然产品分子——芥酸酰胺，其拥有奇特的效率机造和广谱抗菌活性。切磋声明，芥酸酰胺通过特异性反对植物病原细菌的三型渗透编造（T3SS）的拼装，有用遏抑其致病力，从而告竣对多种细菌侵染的广谱遏抑效率。芥酸酰胺团结超敏反映和落伍 C (HrcC)，这是一种要害的 T3SS 因素，以阻拦打针体拼装。芥酸酰胺相同物和 HrcC 突变体的阐公布明，芥酸酰胺-HrcC 团结是遏抑体表 T3SS 和植物抗菌抗性所必要的，这声明芥酸酰胺-HrcC 团结正在抗病性中起着紧急效率。这项切磋揭示了一种针对细菌病原体中紧要毒力机造的植物化学防御。著作链接DOI：10.1126/science.ads0377

　　植物操纵免疫受体感知病原体闭连分子形式(PAMP)，从而触发免疫信号。然而，正在信号转导得胜后，植物怎样阻拦病原体进步，正在很大水准上仍是一个谜。植物正在应对病原体沾染时会发作多种次生代谢物，称为植物抗毒素。种种植物抗毒素都出现出很强的谱系特异性，被以为通过发展遏抑或毒性效率于微生物。是否有任何植物抗毒素通过针对病原体的特别毒力机造来爱护植物，这一点尚未获得很好的切磋。比方，很多革兰氏阴性细菌病原体操纵 III 型渗透编造(T3SS)，一种多卵白打针体，将毒力卵白递送到动物和植物宿主细胞中以举行致病。已知免疫激活的植物拥有遏抑细菌 T3SS 的活性，即使这种活性的本质和潜正在机造照旧未知。这种免疫诱导的抗 T3SS 活性可行为切磋植物中潜正在抗毒力植物抗毒素的模子。

　　目前，植物细菌性病害的防控作事面对厉苛离间：其一，病原菌耐药性的迅疾进化使得守旧农药的防治成果明显降低；其二，致病菌的连续变异对新型农药研发提出了更高的身手恳求，现有防治系统的有用性正面对空前未有的检验。正在此布景下，深远切磋植物本身的抗病机造及其化学防御战术，对付开垦境况友情型新型农药、修筑可连续的病害防控系统拥有紧急的表面和施行意思。这一切磋偏向不光有帮于消重细菌性病害的摧残水准，更为农业临蓐的绿色转型供给了新的冲破口。

　　北大雷晓光团队长久勉力于机理导向的、且拥有转化远景的自然产品化学生物学切磋。正在过去的两年内，他们正在操纵自然产品调养人类庞大疾病、呈现拥有紧急心理和病理意思的人体内源自然产品分子，以及揭示紧急自然药物分子生物合成途径等多个切磋偏向上赢得了开发性的切磋收获，闭连作事连续公布正在Science2023, 381, eadd5787；Cell2024, 187, 7164；Science2024, 386, eadl0799；Science2024, 383, 622。

　　环绕呈现拥有独殊效率机造的植物内源抗病自然产品这一要害科常识题，自2015年起，雷晓光团队与中国科学院遗传发育所/崖州湾国度实践室的周俭民团队张开了深远的互帮切磋。这一跨学科互帮填塞施展了两边的上风：雷晓光团队正在活性自然产品的呈现、合成及靶标判定等化学生物学切磋周围拥有深邃积蓄，而周俭民团队则正在植物自然免疫机造切磋方面具有厚实的阅历。基于这一强强说合，互帮团队于2020年正在《Cell Host & Microbe》期刊上公布了冲破性切磋收获，初度揭示了植物通过发作异硫氰酸酯类自然产品分子Sulforaphane（SFN）特异性遏抑植物病原菌III型渗透编造的分子机造。这一紧急呈现为后续切磋奠定了坚实底子。正在此底子上，互帮团队连续深耕植物抗病自然产品周围，得胜判定出一类拥有全新效率机造的抗病自然产品，为植物免疫切磋启发了新的偏向。

　　作家以为免疫激活的植物会积蓄遏抑细菌 T3SS 的代谢物。这些常识不光会为了解植物免疫编造添补新的维度，况且还会为生物农药的另日开展供给诱导。作家起头判定可正在体表遏抑细菌 T3SS 的植物代谢物，确定此类代谢物的生物学紧急性，并阐明 T3SS 遏抑的潜正在机造。作家呈现拟南芥叶粗提取物通过 T3SS 遏抑丁香假单胞菌效应物渗透。活性开导纯化确定芥酸酰胺是一种广谱遏抑剂，可遏抑植物和动物多种细菌病原体 T3SS 渗透。呈现芥酸酰胺是双子叶和单据叶植物物种的谱系非特异性植物抗毒素，由 PAMP 诱导，并被毒性丁香假单胞菌 DC3000 遏抑。正在心理浓度与免疫激活的拟南芥植物中测定的浓度相当的处境下，表源施用的芥酸酰胺可激烈爱护植物免受 DC3000 的凌犯。途径阐公布明，3-酮脂酰辅酶 A 合酶 (KCS) 是芥酸酰胺合成所必要的，脂肪酸酰胺羟化酶 (FAAH) 可降解拟南芥中的芥酸酰胺。拟南芥 kcs 突变体和 FAAH-OE 系正在免疫诱导的芥酸酰胺积蓄方面受到明显损害，这些植物正在凡是由 PAMP 诱导的抗菌免疫方面受到主要损害。向这些植物表源施用芥酸酰胺可还原其抗菌免疫力。相反，faah 突变体积蓄了更多的芥酸酰胺并出现出明显巩固的抗菌免疫力。对 P. syringae 卵白质的阐发确定了 HrcC 是芥酸酰胺的靶标，HrcC 是一种对打针体拼装至闭紧急的表膜环组织卵白。AlphaFold 预测、分子对接、分子动力学模仿和定点诱变确定了一个芥酸酰胺团结位点，该位点由五个氨基酸残基构成，这些氨基酸残基正在分歧细菌物种的 HrcC 中高度落伍。还确定了 HrcC 中的一个突变，该突变扫除了芥酸酰胺团结并使细菌对芥酸酰胺不敏锐，这与 T3SS 渗透和对分歧芥酸酰胺积蓄程度的植物的毒性相闭。另表，芥酸酰胺相同物的组织-活性阐公布明，酰胺基团、双键的地位和烷基链长正在 T3SS 遏抑活性中起着至闭紧急的效率。与芥酸酰胺分歧，不遏抑 T3SS 的相同物既不团结 HrcC，也不爱护植物免受毒性细菌的凌犯。

　　正在本项冲破性切磋中，互帮团队通过编造的离散、纯化和判定，呈现了一种全新的植物抗病化合物——芥酸酰胺。与守旧的植物抗病化合物比拟，芥酸酰胺拥有明显的特质：它不光普遍存正在于水稻、大豆等多种紧急农作物中，况且或许正在植物免疫激活后巨额积蓄，显显露对多种病原细菌的广谱抗性。尤为紧急的是，芥酸酰胺的效率机造冲破了守旧认知：分歧于凡是植物抗病化合物通过直接杀灭或遏抑微生物发展的抗病形式，芥酸酰胺采用了一种更为灵动的战术——特异性消除病原细菌的火器编造。

　　切磋呈现，芥酸酰胺或许靶向反对病原细菌的要害致病安装——三型渗透编造（Type III secretion system, T3SS）。T3SS是很多动植物病原细菌用于向宿主细胞渗透毒性效应卵白的焦点安装，对细菌致病性至闭紧急。通过遗传学实践，切磋团队表明芥酸酰胺的积蓄是植物告竣对病原细菌免疫的要害机造。进一步的切磋揭示，芥酸酰胺与T3SS的紧急组分HrcC卵白特异性团结，滋扰其正在病原细菌表膜上确凿切定位，从而有用遏抑T3SS的拼装，使病原细菌遗失致病才具。

　　为深远解析芥酸酰胺的效率机造，作家归纳行使了多种进步身手要领：通过合成巨额芥酸酰胺衍生物并举行编造活性阐发，确定了抗病活性分子的要害化学组织；团结化学卵白质组学、生化实践、卵白组织预测、分子对接及分子动力学模仿等手腕，阐了解芥酸酰胺与HrcC卵白的彼此效率机造。值得注视的是，芥酸酰胺对水稻白叶枯病、番茄青枯病等多种紧急作物细菌性病害均出现出明显的爱护成果，显示出雄伟的农业行使远景。

　　这一机造呈现了“不战而屈人之兵”的更始抗菌战术，与守旧抗生素药物比拟拥有明显上风：芥酸酰胺不直接杀灭细菌，而是采取性地消重病原菌的致病力。这种奇特的效率形式不光确保了更高的生物安笑性，还明显省略了对境况的污染危机，同时有用规避了细菌耐药性的发作。这一庞大科学呈现为新型生物农药的研发启发了全新途径，对促进绿色农业可连续开展拥有紧急的表面和施行意思。该切磋不光深化了人们对植物自然防御机造的了解，也为处置环球农业面对的病原菌抗药性题目供给了更始思绪，象征着我国正在植物免疫与绿色农药切磋周围赢得了紧急冲破。

　　中国科学院遗传与发育生物学切磋所已结业切磋生缪佩、北京大学已结业切磋生王舟师及中国科学院遗传与发育生物学切磋所副切磋员王伟为论文的配合第一作家，北京大学雷晓光教养和中国科学院遗传与发育生物学切磋所/崖州湾国度实践室周俭民切磋员为配合通信作家。北京大学王继纵切磋团队、上海交通大学姚玉峰教养团队等也出席了这项作事。该作事获得了国度要点研发铺排、国度天然科学基金等项目和北京分子科学国度切磋中央、北大-清华性命科学说合中央等机构的资帮。