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近日，安徽农业大学植物保护学院杀菌剂生物学实验室陈雨教授团队在国际权威期刊Pest Management Science上在线发表了题为“Investigation of the antibacterial mechanism of the novel bactericide dioctyldiethylenetriamine (Xinjunan)”的研究论文。该研究揭示了新型杀菌剂辛菌胺（Dioctyldiethylenetriamine）通过抑制水稻白叶枯病原细菌体内TCA循环中5个关键酶的活性，使得NADH产生减少，氧化磷酸化途径效率降低，从而影响ATP的合成，最终导致细胞因缺乏正常生长的能量而死亡的抑菌机制。该研究提升了对辛菌胺抑菌机制的理解，将有助于该药剂在田间的科学使用，并为作物细菌性病害高效安全防控提供了新思路。
水稻白叶枯病和细菌性条斑病是我国水稻生产上危害极为严重的两种细菌性病害，几乎每年都会造成 30%-60%的产量损失。这两种病害分别由水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae）和水稻细菌性条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola）侵染所致，具有爆发性、流行性和毁灭性等特点，严重影响了水稻的产量，在全球范围内造成了巨大的经济损失。辛菌胺是一种化学结构新颖，我国为数不多的具有自主知识产权的杀细菌剂，在国内已取得化合物专利（ZL001321196），具有高效、广谱、低毒等活性，现已在国内登记用于烟草、苹果、水稻、辣椒、番茄、棉花和小麦等多种作物上，主要用于控制由假单胞菌和黄单胞菌等细菌引起的植物病害。但目前关于它的研究主要集中在毒性测定和田间药效试验上，其抗菌机制尚不清楚。因此有必要解析其抑菌机制，以便有效和安全的使用该化合物。 前期研究结果显示，辛菌胺可以有效抑制多种植物病原细菌的生长，尤其对黄单胞属细菌具有较强的抑菌效果。该研究以水稻白叶枯病菌PXO99A作为模式菌，研究辛菌胺的抑菌机制。通过转录组测序，发现辛菌胺处理后，其细胞内TCA循环和氧化磷酸化途径的基因表达水平显著下调。酶活试验结果显示，辛菌胺会降低TCA循环中柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶这5种酶的活性，并进一步导致氧化磷酸化途径前体物质NADH 产生的减少，影响了氧化磷酸化途径的效率，使得 ATP 合成减少，最终导致细胞因缺乏正常生长的能量而死亡。为了进一步验证辛菌胺的抑菌机制，该研究还检测了辛菌胺处理对其他属病原细菌ATP含量的影响，发现辛菌胺同样能够抑制其它病原细菌，如黄单胞菌属水稻细菌性条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola）和十字花科黑腐病菌（Xanthomonas campestris pv. campestris）、嗜酸菌属西瓜细菌性果斑病菌（Acidovorax citrulli）、假单胞菌属丁香假单胞番茄致病变种（Pseudomonas syringae pv. tomato）和棒形杆菌属番茄细菌性溃疡病菌（Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis）等ATP的产生，而体外适当补充ATP 可以降低由辛菌胺引起的细胞死亡。以上研究结果充分证实了辛菌胺可降低TCA循环和氧化磷酸化整体运行效率，显著降低了菌体ATP合成从而起到抑菌效果，解析了辛菌胺抑制病原细菌生长的分子机制。
图1. 辛菌胺抑制水稻黄单胞菌PXO99A生长的工作模式图 安徽农业大学植物保护学院陈雨教授为论文通讯作者，在读博士研究生金玲和陈星讲师为论文的共同第一作者,山东胜邦绿野化学有限公司王永星博士参与了部分工作。该研究得到了国家自然科学基金、安徽农业大学人才发展基金及安徽省农业生态环境保护与质量安全产业技术体系等项目的资助。 (论文链接：https://onlinelibrary./doi/10.1002/ps.7456) |
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