水稻白叶枯、番茄青枯病及猕猴桃溃疡病等细菌性病害是粮食和经济作物的毁灭性病害，严重威胁我国食品安全。当前，针对作物细菌性病害的有效农药严重匮乏，常用的铜制剂和抗生素对环境不友好，已成为制约农业可持续发展的重要问题。植物中蕴藏着丰富的天然产物，其中许多成员具有保护植物、抵抗病虫害入侵的能力。研究植物抗病化合物，对植物免疫基础理论、对发展绿色生物农药都具有重要意义。
2025年2月28号，中国科学院遗传发育生物学研究所周俭民团队联合北京大学雷晓光团队在Science发表了题为“A widespread plant defense compound disarms bacterial type III injectisome assembly”的研究论文，该研究发现了一个新型植物抗病化合物并揭示了其不同寻常的作用机制。
联合团队通过分离、纯化，鉴定到了一个全新的植保素(Phytoalexin)——芥酸酰胺。与传统植保素不同，芥酸酰胺广泛存在于包括水稻、大豆等多种植物中，并在免疫激活
后大量积累，并对多种病原细菌具有广谱活性；一般认为植物抗病化合物以杀死或抑制微生物生长的方式抗病，但芥酸酰胺则通过特异解除致病细菌的“武器”发挥作用。III型分泌系统(Type III secretion system, T3SS)是许多动植物病原细菌用来向宿主细胞分泌毒性装置，对致病不可或缺。芥酸酰胺能破坏细菌III型分泌系统的装配，将病原细菌变得无害。遗传实验表明，芥酸酰胺的积累，是植物实现对病原细菌免疫的关键。通过对大量芥酸酰胺衍生物的合成及活性分析，联合团队揭示了抗病活性分子的关键化学结构；通过蛋白组学、生化实验、蛋白结构预测、分子对接及分子动力模拟等多种方法，研究团队发现芥酸酰胺与III型分泌系统的重要组分HrcC蛋白特异结合，干扰其在病原细菌外膜上的定位，进而抑制了III型分泌系统的组装，使细菌“哑火”。值得注意的是，芥酸酰胺对水稻白叶枯、番茄青枯病等多种作物细菌病害均具有强大的保护作用，暗示其在作物细菌病害防治中有潜在应用价值。该项工作突破了领域内对植物抗性代谢物作用机制的认识，为环境友好型生物农药的开发以及作物抗病分子育种奠定了基础。
中国科学院遗传与发育生物学研究所 已毕业研究生缪佩、北京大学已毕业研究生王海军及中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员王伟为论文的共同第一作者，北京大学雷晓光教授和中国科学院遗传与发育生物学研究所/崖州湾国家实验室周俭民研究员为共同通讯作者(周俭民为Lead contact)。北京大学王继纵研究团队、上海交通大学姚玉峰教授团队等也参与了这项工作。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
图1 芥酸酰胺的工作模型
