这种老药用(了30年,)为啥病菌还没“免疫”?
中国科学报记者 王敏 报道:当水稻叶片上浮现出枯白相间的条斑时,这往往是水稻白叶枯病悄然来袭的警示信号。此种病害的幕后推手,是一种名为水稻黄单胞菌的植物病原细菌。一旦疫情蔓延,轻则可令产量折损两至三成,重则过半收成付诸东流,极端情形下甚至面临绝收的厄运。长期以来,农户们习惯于依赖化学杀菌剂来剿灭病菌、遏制疫情,然而用药年限愈久,病原菌对抗菌药物的耐受性便愈发增强,药效随之逐年式微,迫使农户不得不不断加大剂量,由此陷入无休止的恶性循环。那么,是否存在一种药剂,既能高效压制病情,又能有效阻断病原菌抗性演化的路径?安徽农业大学陈雨教授团队的探索,为这一难题提供了令人瞩目的新解。相关研究成果已于近日刊登于国际学术期刊《公共科学图书馆-病原体》之上。
“隐藏在表象之下的未知机制,必定还有待揭示。”
辛菌胺,这款拥有我国完全自主知识产权的烷基多胺类杀菌剂,自问世以来已在包括水稻、苹果、辣椒、番茄、棉花等多种作物上积累了逾三十年的应用经验。其显著特点在于残留量极低,对人和非靶标生物温和无害,堪称绿色植保领域的一张“老面孔”。
然而,一个长期萦绕在陈雨团队心头的谜团始终挥之不去:诸多常规杀菌剂在连续施用数年之后,病原菌的抗药性往往迅速攀升,进而导致病害防治成效大打折扣;反观辛菌胺,虽然历经田间长期反复使用,却始终鲜见病原菌产生显著高抗性,其防治效果保持着令人称奇的持久稳定性。
早期的研究证据曾表明,辛菌胺能够通过扰乱细菌的能量代谢过程以及破坏其脱氧核糖核酸(DNA)结构来达到直接杀菌的目的。但这套解释,仅能回答它“缘何能杀菌”,却无法阐明它“为何不易诱发抗性”。“其中必有未曾被发现的机理。”陈雨如此断言。
为了追寻这背后的深层真相,陈雨团队选择迎难而上,展开了一场刨根问底的科研攻关。他们以水稻白叶枯病菌为研究模型,综合运用高通量基因筛选、分子生物学检测、遗传操作等一系列尖端技术手段,如同抽丝剥茧般,逐步揭开了辛菌胺之所以具备低抗性特性的神秘面纱。
“双重机制”:直接杀菌与毒力弱化的协同作战
研究团队发现,辛菌胺的功能并不仅限于直接的杀菌作用,它还能精准锁定一个名为RpfG的关键功能蛋白,并对其施加影响。
“RpfG蛋白,实质上充当着细菌群体感应系统的核心调控枢纽。”陈雨阐释道,“用通俗的比喻来讲,细菌之间也存在着类似人类‘对话交流’的沟通方式——它们会释放特定的信号分子,如同发送信息一般。当感受到群体数量达到某一临界阈值时,整个菌群便会采取步调一致的集体行动,协同入侵寄主作物。这种依赖群体密度进行信息交流与行为调控的机制,正是我们所称的群体感应。”
辛菌胺的介入,仿佛直接切断了细菌的通讯网络。当RpfG蛋白的正常功能受到干扰后,细菌群体内部的信息传导链路随即中断,这将直接导致与致病性相关的基因无法顺利表达。其最终结果便是:虽然这些细菌个体依然存活,但其整体致病能力已遭到显著削弱,从而丧失了对寄主植物的有效侵染能力。
这一重大发现,使得辛菌胺的抗菌作用机制图谱变得空前清晰与完整。
研究团队据此指出,辛菌胺所展现的,是一种“直接杀菌”与“弱化毒力”相互交织的双重作用模式。一方面,它凭借对细菌能量代谢系统的扰乱及对DNA稳定性的破坏,从而有效抑制菌体生长;另一方面,它又通过干扰由RpfG调控的群体感应通路,大幅降低细菌攻击作物的能力。这两种作用方式相辅相成,彼此配合,不仅显著强化了病害的综合防控效能,更在很大程度上降低了病原菌经由单一作用途径而演化出稳定抗药性的可能性。
陈雨进一步补充道,尤为精妙之处在于,辛菌胺对群体感应系统的干扰展现出高度的物种专一性。它的作用靶点主要集中在黄单胞菌这一类有害微生物上,而对于农田生态环境中的有益菌群则影响甚微。这便意味着,辛菌胺能够实现对靶标病原菌的“精准打击”,同时尽可能地减少了对土壤微生态平衡的扰动,这无疑更加契合现代绿色植保的发展理念。
展望未来,新一代低抗性绿色农药的开发蓝图已然浮现
就在今年六月于上海举办的第八届国际水稻白叶枯病学术研讨会上,陈雨教授受邀发表了专题演讲,与来自全球各地的同行学者共同分享了这一突破性进展。该研究成果跳出了传统杀菌剂仅聚焦于“直接杀灭”的固有思维定式,创造性地将“病原菌毒力弱化”策略纳入考量范畴,这对于深刻阐释国产农药所具备的低抗性独特优势,具有不可忽视的学术价值与应用指导意义。
陈雨认为,着眼于实际应用维度,这一发现无疑将使辛菌胺的使用策略变得更加科学与精准——在病害初发阶段,可有效利用其“弱化毒力”的特性提前布局、构筑防线;而当病害进入高发爆发期,则能充分发挥其“直接杀菌”的高效作用,实现快速扑灭。同时,以RpfG蛋白作为全新的药物作用靶点,未来极有希望据此开发出一系列新型的低抗性绿色农药产品。
展望下一阶段的研究计划,陈雨团队将着力于在更多作物品种、更广泛的病原菌类型以及多样化的田间环境条件下开展系统性验证试验,旨在推动这些科研成果能够真正落地生根,切实服务于农业生产的第一线。
中(马国际高科技生态产业园中方总端口落地)深圳龙华
中新社深圳7月20日电 (记者 索有为) 7月20日,深圳龙华区与马来西亚吉打州签署友好交流城区协议并举办产业合作交流会。记者从会上获悉,中马国际高科技生态产业园的中国侧总端口及科技创新运营总部,已选定落户深圳龙华。
与此同时,该产业园在马来西亚端的核心承载体——吉打州德拉潘国家级边境产业园,也已全面进入运营阶段。该园区依托马来西亚边境特区在税收、通关、用工及土地使用方面的专属政策优势,重点承接粤港澳大湾区在低空经济、智能制造、新能源及精密装备等领域的规模化量产需求,目前已成为马来西亚北部最具成熟度的中马双边产业协作平台。
在当天的活动中,双方进一步明确了合作机制:中马国际高科技生态产业园中国侧总端口及科创运营总部正式驻扎深圳龙华。作为深圳智造业的核心城区,龙华拥有完善的智能制造产业链、全国领先的低空经济产业集群,以及成熟的科技创新孵化和跨境服务支撑体系,能够充分发挥大湾区在研发设计、样品试制、技术迭代与资本集聚方面的综合优势。
这一布局与吉打州充足的土地资源、强劲的产能承接能力以及毗邻东盟市场的区位条件形成高度互补,进而构建起“龙华研发创新、吉打规模制造、辐射东盟全域”的产业分工新格局,为区域间产能协同与市场拓展注入新动能。
衰老过程中,大脑“防(线”是如何失守的)
科技日报记者 罗云鹏
随着年岁渐长,人们往往察觉到记忆力的衰退、思维速度的迟缓,也更易受到诸如脑小血管病变、认知功能障碍等各类疾病的侵扰。长期以来,科学界始终在追寻一个核心谜题的答案:大脑的衰老,其最初的起点究竟藏匿于何处?
近日,中国科学院深圳先进技术研究院生物医药与技术研究所的副研究员方程与马寅仲,携手多家科研机构,在权威期刊《神经元》上刊发了突破性研究成果。研究团队发现,大脑衰老的早期阶段与血脑屏障功能的逐步失守密切相关。他们揭示了驱动血脑屏障渗漏及认知功能减退的关键信号分子——主要促进因子超家族成员2a(Mfsd2a),并阐明了其背后的调控网络,这为探索大脑衰老机制及延缓认知衰退开辟了全新视角。
在大脑与血液循环系统之间,存在着一道极为精密的防护屏障——血脑屏障。它犹如一套严苛的安检体系,精准甄别着进入大脑的物质,同时将潜在的有害成分拒之门外。然而,随着衰老进程的推进,这道屏障的严密性会逐渐下滑。一旦血液中的蛋白质等大分子渗透至脑组织内,便可能触发神经炎症、损伤脑血管,并最终导致认知能力的下降。
过往的普遍认知倾向于认为,血脑屏障的损坏主要源于内皮细胞间紧密连接的断裂,即所谓的“墙缝变宽”现象,且此类损坏通常仅发生于生命的极晚阶段。然而,研究团队通过系统追踪不同年龄段小鼠血脑屏障的通透性变化,揭示了一个新发现:血脑屏障的渗漏并非仅现身于小鼠的超老龄期,而是早在中年阶段就已悄然启动,并随年龄递增而日益加剧。尤为关键的是,这种早期渗漏首先集中出现在海马体等与学习记忆功能紧密相关的脑区。
“这一现象提示我们,衰老大脑的屏障功能衰退或许比我们预想的要来得更为提前。”方程指出,若能精准捕捉这一早期的微妙变化,便有望为延缓大脑衰老及认知退化寻得一个更早的干预切入点。
为了深挖血脑屏障早期渗漏的根源,研究团队着重比对了两种潜在的路径:其一是细胞间隙通路,即传统认知中的紧密连接破坏;其二是跨细胞通路,即物质经由内皮细胞内部的囊泡转运机制穿越血管壁的过程。
“我们的研究发现,在衰老的初始阶段,尽管血脑屏障已显现渗漏迹象,但内皮细胞间的紧密连接架构大体上依然完好。真正率先发生变异的,是脑血管内皮细胞内部的‘货物运输系统’——小窝蛋白相关的转胞吞作用显著增强。”马寅仲阐释道,转胞吞是指物质被内皮细胞膜包裹形成囊泡,从血管一侧运送至另一侧并释放的流程,这相当于细胞内部的一种主动“输送”机制。换言之,衰老早期的血脑屏障并非简单的“墙体破裂”,而更像是内皮细胞内部原本受到严格管控的“运输通道”被异常解锁,使得血液中的大分子物质更易穿越血管壁侵入脑组织。
那么,究竟是什么因素导致这些异常运输通道的开启?研究团队发现,脑血管内皮细胞中的Mfsd2a是维系低水平转胞吞作用的关键分子。它不仅承担着将二十二碳六烯酸(DHA)等有益脂质输送入脑的重任,还能有效抑制非特异性的囊泡运输。在衰老过程中,Mfsd2a的表达水平逐渐走低,而与之相关的另一蛋白质——小窝蛋白-1(Cav-1)所介导的囊泡运输却异常活跃。
为验证这一机制,研究人员借助腺相关病毒技术,在老年小鼠的脑血管内皮细胞中恢复Mfsd2a的表达,或下调Cav-1的表达水平。结果显示,异常的转胞吞现象显著减少,血脑屏障的渗漏状况也得到明显改观。“这充分表明,Mfsd2a的减少并非仅仅是血管衰老的一个伴随现象,而是推动血脑屏障早期渗漏的关键推手。”马寅仲解释道。
那么,Mfsd2a为何会在衰老进程中发生下调?通过系统筛选多种可能影响血脑屏障功能的分泌因子,研究人员锁定了一种名为转化生长因子-β1(TGF-β1)的细胞因子,它能够强力抑制脑血管内皮细胞中Mfsd2a的表达。尽管TGF-β1在发育、组织修复、炎症反应及衰老过程中都扮演着重要的调控角色,但研究显示,随着年龄增长,脑内及血液循环中的TGF-β1水平均呈上升趋势。进一步的机制剖析表明,TGF-β1通过激活脑血管内皮细胞内一连串的信号级联反应,直接抑制了Mfsd2a的基因转录,进而促进了小窝样囊泡的形成以及非特异性物质的跨细胞转运。
后续实验为此提供了有力佐证:在年轻小鼠中提升脑内或循环系统中的TGF-β1水平,能够诱导出类似衰老状态下的血脑屏障变化——Mfsd2a表达下调、脑血管内皮转胞吞增强以及屏障渗漏加剧。反之,在老年小鼠中,特异性敲除脑血管内皮细胞上的Tgfbr2受体,或采用TGF-β受体抑制剂进行短期干预,则能够恢复Mfsd2a的表达、减少异常转胞吞、改善血脑屏障的完整性,甚至在一定程度上优化部分神经行为表现。
该研究提出,衰老相关的血脑屏障破损并非单纯的结构老化,而是一个由全身性衰老信号、脑血管内皮功能失调以及神经血管单元微环境重塑共同驱动的复杂过程。其中,过度升高的TGF-β1通过抑制Mfsd2a,使得原本受到严格制约的脑血管内皮转胞吞通路异常强化,进而加速了衰老早期的血脑屏障渗漏。
“这项发现为理解衰老相关的认知功能衰退、脑小血管病以及血管性认知障碍提供了崭新的机制解释。”马寅仲表示,该研究将系统性衰老信号、神经血管完整性与认知功能下降有机串联,对于以血脑屏障渗漏为核心病理特征的脑小血管病和血管性认知障碍等疾病,具有直接的临床指导价值。
这种老药用(了30年,)为啥病菌还没“免疫”?中国科学报记者王敏报道:当水稻叶片上浮现出枯白相间的条斑时,这往往是水稻白叶枯病悄然来袭的警示信号。此种病害的幕后推手,是一种名为水稻黄单胞菌的植物病原细菌。一旦疫情蔓延,轻则可令产量折损两至三
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