水稻白葉枯、番茄青枯病、獼猴桃潰瘍病……這些細菌性病害會引發作物葉斑、枯萎、腐爛，嚴重時可導致作物絕收。
然而，傳統抗細菌農藥不僅種類匱乏，且大多采用銅制劑和抗生素等方式“無差別殺菌”，對環境并不友好，且抗生素容易產生耐藥性。對此，兩個中國科學家團隊合作找到了一種植物“自產藥”——芥酸酰胺，能夠讓細菌自己“拆臺”，“繳械”崩潰，達到抗病目的。相關研究2月28日發表于《科學》雜志。
這項被國際審稿人評價為“植物免疫領域令人激動的發現”的主角：一個是周儉民團隊，深耕植物免疫領域，來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所和亞洲灣國家實驗室；另一個是雷曉光團隊，在天然產物合成與化學生物學、新藥發現方面造詣深厚，來自北京大學。
談起這項前后耗費了15年光陰的研究，兩個“老伙計”在接受《中國科學報》采訪時直言：“成功的關鍵離不開密切合作。”
雷曉光（左）和周儉民（右）兩位“老伙計”。受訪者供圖
一場持續15年的“追蹤戰”
時光回溯至2008年，周儉民偶然讀到一篇文獻：當植物宿主的免疫系統激活后，病原細菌向宿主細胞分泌毒性蛋白的裝置——Ⅲ型分泌系統（以下簡稱T3SS）
就會突然失效。這個裝置如同細菌的“注射針頭”，能將毒性蛋白注入植物細胞。若其失靈，細菌便無法致病。
植物體內究竟發生了什么？周儉民很好奇。但答案卻無人知曉。
他大膽提出了一個假說：植物可能藏著某種小分子或化合物，專門干擾病毒“注射器”。他想把這個“武器”找出來，對付植物細菌。但要從成千上萬種植物化合物中找到這個目標，無異于大海撈針。
2010年，雷曉光團隊的加入讓周儉民有了一個強大的隊友，他們像偵探一樣，協力“追蹤”隱藏在植物體內的神秘抗病因子。
盡管雷曉光團隊在化學物質分離方面底蘊深厚，但想要撈到那根“針”也絕非易事?！癥ou are looking for unknowns（你要找的是完全未知的對象）。這就像開盲盒一樣，你完全不清楚會分離出什么。”雷曉光向《中國科學報》直言。
周儉民也記得這項研究究竟有“多難產”：比如，最初的嘗試因為實驗設計上的一個小疏忽，分離到一個假陽性分子，兩年時間“打了水漂”。之后他團隊的助研王偉與北大博士生張健等連續研究了八年，才分離到一個真正的活性分子，雖然對細菌也有一定抑制作用，但并不是那個最期望的分子。八年里，王偉自己的兩個孩子先后出生、長大，但目標化合物卻始終“難產”。
之后，是兩個團隊更多學生的接力。論文共同一作、遺傳發育所已畢業博士生繆佩與北京大學已畢業博士生王海軍都在其中。直到2022年底，他們才從擬南芥中提取化合物，通過層層分離、活性測試，最終鎖定一種不起眼的分子——芥酸酰胺。
其實，芥酸酰胺在工業上常用作爽滑劑，可它在植物抗病方面的功能此前卻無人知曉。它是如何讓植物細菌“啞火” 的呢？為了了解其背后機制，科研團隊進一步采用了“靶點垂釣”策略：將芥酸酰胺作為“魚鉤”，利用化學生物學技術“釣”出了與其結合的細菌靶點蛋白HrcC。他們發現，芥酸酰胺就像一把精準的“小扳手”，能專門靶向HrcC，擰松細菌針頭的“基座”，讓整個“注射裝置”散架。
“也就是說，雖然細菌還在，但它已經不能注射毒素了，只能‘乖乖投降’，失去危害植物的能力?！敝軆€民形象地解釋。
芥酸酰胺擰松細菌針頭“基座”的工作機制模型。受訪者供圖
一畝地僅需幾元錢，改寫抗細菌病害思路
為了驗證發現的有效性，合作團隊將研究搬到了湖北的大田里。他們先用芥酸酰胺溶液浸泡番茄幼苗根部，再將其移栽到田里，發現對植物的保護效果不弱于市場上現有的銅制劑農藥和抗生素。初步試驗還發現，如果將其噴灑到感染病害的植物表面，幾小時就能快速高效阻斷細菌攻擊。
“更重要的是，芥酸酰胺的穩定性高，對溫度、濕度變化均不太敏感，合成成本也很低，每畝地僅需要幾元錢，且對環境無害?！敝軆€民說。
周儉民表示，我國許多地區長期受植物性細菌病害的研究侵襲。如在福建、浙江等地，一場臺風會讓水稻白葉枯病原菌肆虐，葉片干枯，大幅減產。在廣西、廣東等南方濕熱區域，番茄、土豆、花生、辣椒等作物會因青枯病病原菌帶來巨大經濟損失，嚴重時甚至導致農田土壤污染，給來年的作物種植帶來挑戰。
令他印象深刻的是，2016年收到四川農業大學一位老師發來的資料顯示，當年該省重點扶貧地區蒼溪縣的獼猴桃因為潰瘍病病原菌肆虐，導致許多果園被摧毀、撂荒，讓他十分痛心。
這項基礎研究的突破，為攻克植物細菌性病害帶來了全新的解決方案。
“傳統農藥多是無差別‘殺菌’，但芥酸酰胺選擇性地讓致病菌‘繳械’，卻不影響其他微生物?！崩讜怨獗扔鞯溃@就像警察只沒收兇徒的武器，不傷及無辜。這種精準對抗，既能保護作物，又維持了土壤微生物群的平衡。
在雷曉光看來，這項研究更大的啟示還在于學習自然界的智慧：“在與微生物長達數億年的進化博弈中，植物進化出的抗病策略，或許能幫人類找到更多‘綠色武器’?！?span style="display:none">N7r流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點LLSUM.COM
據統計，我國獼猴桃種植面積約280萬畝，累計發病面積100萬畝，其中有一半果園被重建（數據來自中國科學院武漢植物園鐘彩虹團隊）。受訪者供圖
被獼猴桃潰瘍病毀掉的果園。受訪者供圖
團隊合作，在信任中彼此成就
談起研究走向成功的秘訣，周儉民和雷曉光不約而同地回答：團隊合作、優勢互補。
“如果沒有雷曉光，我們現在可能還在‘盲人摸象’?！敝軆€民對《中國科學報》說，他笑言自己化學基礎薄弱，實驗中的很多環節僅靠自己的團隊單打獨斗很難完成。
他舉例說，在實驗室發現芥酸酰胺的緊要關頭，卻發現實驗中該化合物的抑菌活性數據忽高忽低，團隊一度陷入困惑。直到雷曉光團隊發現，某些塑料器皿會釋放微量芥酸酰胺，干擾實驗結果。才改用玻璃器材，重新驗證所有步驟。
“所以，我們的這場合作是‘兩條腿走路，缺一不可’?！敝軆€民說。
2004年，周儉民從辭去美國的教職，回到北京生命科學研究所（以下簡稱北生所）工作；4年后，在美國做完博士后的雷曉光也加入同一所研究機構，對植物天然抗病藥物的共同興趣讓兩位科學家一拍即合，合作友誼從此起步。
雷曉光團隊憑借精湛的化學技術，從植物中萃取活性物質、分析分子結構、合成衍生物、發現生物靶標與分子機制；周儉民團隊則專注于生物學問題，研究這些物質對植物抗病的影響，雙方優勢互補。即便是后來兩人分別到不同的研究機構工作，但合作依然沒有中斷。為了攻克難題，兩個實驗室會每月聯合開組會。
兩個團隊是如何做到持續15年的合作呢？雷曉光直言：“最好的合作是互相信任、互相成就?！?span style="display:none">N7r流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點LLSUM.COM
15年的科研之路并非一帆風順，但雙方始終彼此信任。起初投稿時，因機制闡釋不夠完善等原因，他們的文章被一家期刊拒絕，但他們沒有氣餒，不斷補充數據、完善研究。最終，凝聚了他們15年心血的研究被《科學》接收，從投稿到接收僅用了兩三個月，得到了審稿人的高度認可。
“遇到困難的時候，我們從沒懷疑過對方團隊的能力?！崩讜怨庹f，“相信最好的人一定能解決問題，這就是合作的基礎。”
研究團隊期待，下一步能與相關企業合作，推動相關研究落地，將芥酸酰胺作為綠色農藥來使用，從而替代高風險的銅制劑和農用抗生素，讓農民用上便宜又環保的“植物自產藥”。
此外，研究團隊還希望嘗試通過基因編輯，讓作物自身合成更多芥酸酰胺，催生新一代“免疫增強型”農作物?！拔覀冊谒局谐醪津炞C，改造后的植株對白葉枯病的抗性顯著提升。”周儉民透露。這兩種應用方式——農藥噴灑與抗病育種，未來或能覆蓋主糧、果蔬等不同場景，尤其對獼猴桃潰瘍病等“無藥可治”的病害意義重大。
染白葉枯的水稻。受訪者供圖
染青枯病的花生地。受訪者供圖
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