抗菌肽：从 “天然卫士” 到农业抗病新希望

抗菌肽是广泛存在于动植物体内的一类小分子蛋白质（或多肽）。

相当于生物体内的 “天然抗菌卫士”，能高效杀灭细菌、真菌甚至病毒。

且不容易让病原体产生耐药性，这一点比传统农药更具优势。

关键进展：

① 广谱抗菌性：对多种病原菌（如革兰氏阳性 / 阴性菌、镰刀菌等）均有抑制作用，比如天蚕素家族的Cecropin B，能显著抑制小麦茎基腐病的病原菌 “假禾谷镰孢菌”。

③ 作用机制深入：从早期仅知道 “杀菌”，到如今明确其通过破坏病原菌细胞膜、干扰细胞内部功能等多重途径发挥作用，为精准设计抗病策略提供了依据。

抗菌肽的分类：按 “长相”（结构）分四大类

根据抗菌肽的三维结构，主要分为四类，通俗理解就是 “形状不同，功能有别”：

① α- 螺旋肽：像一根螺旋状的 “弹簧”，能插入病原菌细胞膜，形成孔洞使其破裂。

② β 折叠肽：呈折叠的 “片状” 结构，通过 “铺地毯” 的方式覆盖在细胞膜表面，破坏膜的完整性。

③ 混合结构肽：同时含有 α 螺旋和 β 折叠，“刚柔并济”，既能穿透细胞膜，又能干扰细胞内部代谢。

④ 线性扩展肽：结构相对简单，富含特殊修饰氨基酸，通过结合病原菌的 DNA/RNA 或抑制细胞壁合成发挥作用。

抑菌机制：“内外兼修” 的杀菌策略

抗菌肽主要通过两大途径杀灭病原体，可通俗理解为“外破细胞膜，内毁细胞器”：

① 膜裂解机制（“拆墙”）

地毯模型：抗菌肽像 “地毯” 一样铺在病原菌细胞膜表面，积累到一定量后直接撕裂膜结构，导致细胞内容物泄漏而死。

桶板模型：多个抗菌肽分子聚集成 “桶状”，插入细胞膜形成通道，让外部离子涌入、内部物质流出，相当于在膜上 “打洞”。

环孔模型：抗菌肽插入膜后使磷脂分子弯曲，形成环形孔洞，破坏膜的稳定性。

2. 胞内损伤机制（“毁芯”）

部分抗菌肽穿过细胞膜进入细胞内部，干扰病原菌的 “核心功能”：

结合 DNA/RNA，阻止基因转录和蛋白质合成；

抑制细胞壁合成酶，破坏病原菌的 “保护层”；

干扰细胞器功能，如线粒体，阻断能量供应。

破解抗病难题，培育 “硬核” 作物

核心目标

① 筛选高效抗菌肽：从多种抗菌肽中找到对特定病原菌（如小麦茎基腐病病原菌）抑制效果最强的种类（如 Cecropin B）。

② 解析抗病机制：弄清楚抗菌肽如何与植物自身基因互作（如CB与小麦的TaRIPK蛋白结合），激活抗病信号通路。

③ 培育抗性品种：通过转基因或分子育种技术，将抗菌肽基因转入作物，解决现有抗病品种少、抗性弱的问题，减少农药依赖。

技术路线：从 “实验室筛选” 到 “机制解密” 的五步走

① 体外抑菌试验（初选 “选手”）

合成多种抗菌肽（如 Cecropin B、Piscidin 等）

在培养皿中测试对病原菌的抑制效果，筛选出抑菌率最高的 “种子选手”（如 CB 的抑菌率达 46.9%）。

② 转基因植株构建（培育 “抗病株”）

将目标抗菌肽基因（如 CB）转入作物（如小麦品种 Fielder）

通过农杆菌介导法获得转基因植株，并用 PCR 等技术验证基因成功表达。

③ 抗病性鉴定（实测 “战斗力”）

室内苗期鉴定：接种病原菌，观察茎基部腐烂程度，计算病情指数，对比转基因株与野生株的抗病差异。

田间成株期鉴定：在自然环境中测试抗病性，确保实验室效果能 “落地”。

④ 转录组与互作基因筛选（解密 “协同作战”）

转录组测序：分析转基因植株中哪些基因表达量变化，锁定抗病相关通路（如植物 - 病原互作通路）。

全基因组关联分析（GWAS）：结合病原菌诱导表达数据，筛选出与抗菌肽互作的关键基因（如 TaRIPK）。

⑤ 机制验证（揭开 “互作密码”）

通过荧光素酶互补、Pull-down 等实验，验证抗菌肽与植物蛋白是否直接结合（如 CB 与 TaRIPK 互作）；

分析互作后蛋白丰度变化（如 CB 增加 TaRIPK 的蛋白量），明确抗病信号如何传递。

本文技术资料来源：闫香凝《抗菌肽 CB 对小麦茎基腐病的抗性研究及调控机制解析》

抗菌肽研究像一场 “寻宝 + 解密” 的科学之旅

先找到高效杀菌的 “天然武器”

再弄清楚它如何与植物 “联手抗敌”

最终目标是让作物 “自带防具”，抵御病害。

这一系列研究为农业抗病育种提供了扎实的理论和技术支撑，虽非 “魔法”，却是脚踏实地的科学突破。