近日，中國農業科學院植物保護研究所農藥分子靶標與綠色農藥創制創新團隊及合作者在國際知名學術期刊《自然通訊（Nature Communications）》上在線發表了題為“Inhibition of chitin deacetylases to attenuate plant fungal diseases”的研究論文。該研究揭示了植物病原真菌幾丁質去乙酰化酶（CDA）的保守結構特征，并獲得了有望控制植物病害的CDA抑制劑，該研究不僅為設計靶向CDA的抗菌劑提供了結構基礎，更為作物病害防治提供了新的策略。
由病原真菌所導致的植物病害造成農作物嚴重減產甚至絕產，引發經濟損失和糧食危機。一些危害嚴重的作物病害如小麥條銹病、小麥赤霉病、稻瘟病等目前缺少安全有效的防控方法。病原真菌入侵植物時，其細胞壁中的幾丁質會被植物幾丁質酶水解成幾丁質寡糖，這些寡糖被植物細胞膜受體識別，進而引發植物自身免疫響應，進攻病原真菌。近幾年，人們發現病原真菌能分泌幾丁質脫乙酰基酶（CDA）修飾自身細胞壁上的幾丁質，從而逃避植物免疫響應，實現侵染。在這項研究中，作者發現CDA的幾丁質脫乙酰基活性對真菌的完全毒力至關重要，因而抑制CDA的小分子可能在植物抗病激活中發揮作用。
研究解析了兩種具有代表性且在系統發育上距離較遠的植物病原真菌CDA（來自土傳致病真菌大麗輪枝菌的VdPDA1和來自氣傳致病真菌小麥條銹病菌的Pst_13661）的無配體及酶-抑制劑復合物等不同狀態的三維結構（圖1）。這些結構與生物化學數據共同揭示了植物病原真菌CDA的結構保守性。基于結構篩選獲得的CDA抑制劑苯甲羥肟酸（BHA）及其衍生物，可以增強小麥、大豆和棉花對五種危害極為嚴重的病原真菌的抗性（圖2）。該研究為設計靶向CDA的綠色農藥開發提供了結構基礎，為作物病害防治提供了新的策略。
中國農業科學院植物保護研究所楊青教授、生物技術研究所程紅梅研究員和南京農業大學王源超教授為共同通訊作者。大連理工大學劉霖博士、南京農業大學夏業強博士和植保所李迎晨博士為該論文的共同第一作者。大連理工大學周勇副教授，中國農業科學院生物技術研究所蘇曉峰副研究員，植保所劉文德研究員、閆曉靜研究員，南京農業大學植物保護學院王燕副教授也參與了研究工作。該研究得到國家自然科學基金、中國農業科學院農業科技創新工程、深圳市科技計劃項目及深圳市大鵬新區科技創新與產業發展專項資金等項目的資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39562-7