水稻白叶枯、番茄青枯病、猕猴桃溃疡病……这些细菌性病害会引发作物叶斑、枯萎、腐烂，严重时可导致作物绝收。
然而，传统抗细菌农药不仅种类匮乏，且大多采用铜制剂和抗生素等方式“无差别杀菌”，对环境并不友好，且抗生素容易产生耐药性。对此，两个中国科学家团队合作找到了一种植物“自产药”——芥酸酰胺，能够让细菌自己“拆台”，“缴械”崩溃，达到抗病目的。相关研究2月28日发表于《科学》杂志。
这项被国际审稿人评价为“植物免疫领域令人激动的发现”的主角：一个是周俭民团队，深耕植物免疫领域，来自中国科学院遗传与发育生物学研究所和亚洲湾国家实验室；另一个是雷晓光团队，在天然产物合成与化学生物学、新药发现方面造诣深厚，来自北京大学。
谈起这项前后耗费了15年光阴的研究，两个“老伙计”在接受《中国科学报》采访时直言：“成功的关键离不开密切合作。”
雷晓光（左）和周俭民（右）两位“老伙计”。受访者供图
一场持续15年的“追踪战”
时光回溯至2008年，周俭民偶然读到一篇文献：当植物宿主的免疫系统激活后，病原细菌向宿主细胞分泌毒性蛋白的装置——Ⅲ型分泌系统（以下简称T3SS）
就会突然失效。这个装置如同细菌的“注射针头”，能将毒性蛋白注入植物细胞。若其失灵，细菌便无法致病。
植物体内究竟发生了什么？周俭民很好奇。但答案却无人知晓。
他大胆提出了一个假说：植物可能藏着某种小分子或化合物，专门干扰病毒“注射器”。他想把这个“武器”找出来，对付植物细菌。但要从成千上万种植物化合物中找到这个目标，无异于大海捞针。
2010年，雷晓光团队的加入让周俭民有了一个强大的队友，他们像侦探一样，协力“追踪”隐藏在植物体内的神秘抗病因子。
尽管雷晓光团队在化学物质分离方面底蕴深厚，但想要捞到那根“针”也绝非易事。“You are looking for unknowns（你要找的是完全未知的对象）。这就像开盲盒一样，你完全不清楚会分离出什么。”雷晓光向《中国科学报》直言。
周俭民也记得这项研究究竟有“多难产”：比如，最初的尝试因为实验设计上的一个小疏忽，分离到一个假阳性分子，两年时间“打了水漂”。之后他团队的助研王伟与北大博士生张健等连续研究了八年，才分离到一个真正的活性分子，虽然对细菌也有一定抑制作用，但并不是那个最期望的分子。八年里，王伟自己的两个孩子先后出生、长大，但目标化合物却始终“难产”。
之后，是两个团队更多学生的接力。论文共同一作、遗传发育所已毕业博士生缪佩与北京大学已毕业博士生王海军都在其中。直到2022年底，他们才从拟南芥中提取化合物，通过层层分离、活性测试，最终锁定一种不起眼的分子——芥酸酰胺。
其实，芥酸酰胺在工业上常用作爽滑剂，可它在植物抗病方面的功能此前却无人知晓。它是如何让植物细菌“哑火” 的呢？为了了解其背后机制，科研团队进一步采用了“靶点垂钓”策略：将芥酸酰胺作为“鱼钩”，利用化学生物学技术“钓”出了与其结合的细菌靶点蛋白HrcC。他们发现，芥酸酰胺就像一把精准的“小扳手”，能专门靶向HrcC，拧松细菌针头的“基座”，让整个“注射装置”散架。
“也就是说，虽然细菌还在，但它已经不能注射毒素了，只能‘乖乖投降’，失去危害植物的能力。”周俭民形象地解释。
芥酸酰胺拧松细菌针头“基座”的工作机制模型。受访者供图
一亩地仅需几元钱，改写抗细菌病害思路
为了验证发现的有效性，合作团队将研究搬到了湖北的大田里。他们先用芥酸酰胺溶液浸泡番茄幼苗根部，再将其移栽到田里，发现对植物的保护效果不弱于市场上现有的铜制剂农药和抗生素。初步试验还发现，如果将其喷洒到感染病害的植物表面，几小时就能快速高效阻断细菌攻击。
“更重要的是，芥酸酰胺的稳定性高，对温度、湿度变化均不太敏感，合成成本也很低，每亩地仅需要几元钱，且对环境无害。”周俭民说。
周俭民表示，我国许多地区长期受植物性细菌病害的研究侵袭。如在福建、浙江等地，一场台风会让水稻白叶枯病原菌肆虐，叶片干枯，大幅减产。在广西、广东等南方湿热区域，番茄、土豆、花生、辣椒等作物会因青枯病病原菌带来巨大经济损失，严重时甚至导致农田土壤污染，给来年的作物种植带来挑战。
令他印象深刻的是，2016年收到四川农业大学一位老师发来的资料显示，当年该省重点扶贫地区苍溪县的猕猴桃因为溃疡病病原菌肆虐，导致许多果园被摧毁、撂荒，让他十分痛心。
这项基础研究的突破，为攻克植物细菌性病害带来了全新的解决方案。
“传统农药多是无差别‘杀菌’，但芥酸酰胺选择性地让致病菌‘缴械’，却不影响其他微生物。”雷晓光比喻道，这就像警察只没收凶徒的武器，不伤及无辜。这种精准对抗，既能保护作物，又维持了土壤微生物群的平衡。
在雷晓光看来，这项研究更大的启示还在于学习自然界的智慧：“在与微生物长达数亿年的进化博弈中，植物进化出的抗病策略，或许能帮人类找到更多‘绿色武器’。”
据统计，我国猕猴桃种植面积约280万亩，累计发病面积100万亩，其中有一半果园被重建（数据来自中国科学院武汉植物园钟彩虹团队）。受访者供图
被猕猴桃溃疡病毁掉的果园。受访者供图
团队合作，在信任中彼此成就
谈起研究走向成功的秘诀，周俭民和雷晓光不约而同地回答：团队合作、优势互补。
“如果没有雷晓光，我们现在可能还在‘盲人摸象’。”周俭民对《中国科学报》说，他笑言自己化学基础薄弱，实验中的很多环节仅靠自己的团队单打独斗很难完成。
他举例说，在实验室发现芥酸酰胺的紧要关头，却发现实验中该化合物的抑菌活性数据忽高忽低，团队一度陷入困惑。直到雷晓光团队发现，某些塑料器皿会释放微量芥酸酰胺，干扰实验结果。才改用玻璃器材，重新验证所有步骤。
“所以，我们的这场合作是‘两条腿走路，缺一不可’。”周俭民说。
2004年，周俭民从辞去美国的教职，回到北京生命科学研究所（以下简称北生所）工作；4年后，在美国做完博士后的雷晓光也加入同一所研究机构，对植物天然抗病药物的共同兴趣让两位科学家一拍即合，合作友谊从此起步。
雷晓光团队凭借精湛的化学技术，从植物中萃取活性物质、分析分子结构、合成衍生物、发现生物靶标与分子机制；周俭民团队则专注于生物学问题，研究这些物质对植物抗病的影响，双方优势互补。即便是后来两人分别到不同的研究机构工作，但合作依然没有中断。为了攻克难题，两个实验室会每月联合开组会。
两个团队是如何做到持续15年的合作呢？雷晓光直言：“最好的合作是互相信任、互相成就。”
15年的科研之路并非一帆风顺，但双方始终彼此信任。起初投稿时，因机制阐释不够完善等原因，他们的文章被一家期刊拒绝，但他们没有气馁，不断补充数据、完善研究。最终，凝聚了他们15年心血的研究被《科学》接收，从投稿到接收仅用了两三个月，得到了审稿人的高度认可。
“遇到困难的时候，我们从没怀疑过对方团队的能力。”雷晓光说，“相信最好的人一定能解决问题，这就是合作的基础。”
研究团队期待，下一步能与相关企业合作，推动相关研究落地，将芥酸酰胺作为绿色农药来使用，从而替代高风险的铜制剂和农用抗生素，让农民用上便宜又环保的“植物自产药”。
此外，研究团队还希望尝试通过基因编辑，让作物自身合成更多芥酸酰胺，催生新一代“免疫增强型”农作物。“我们在水稻中初步验证，改造后的植株对白叶枯病的抗性显著提升。”周俭民透露。这两种应用方式——农药喷洒与抗病育种，未来或能覆盖主粮、果蔬等不同场景，尤其对猕猴桃溃疡病等“无药可治”的病害意义重大。
染白叶枯的水稻。受访者供图
染青枯病的花生地。受访者供图
本文链接：两个“老伙计”带队，让植物细菌“缴械”http://www.llsum.com/show-11-18055-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。