2023年8月30日,Plant Communications 在线发表了华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室李国田教授课题组题为“Identification of propranolol and derivatives that are chemical inhibitors of phosphatidate phosphatase as potential broad-spectrum fungicides”的研究论文。
该研究对稻瘟病菌磷脂酸合成通路中的关键致病因子MoPah1为靶标,解析了其广谱抑制剂普萘洛尔的抑菌机制。此外,研究通过化学修饰的方法将普萘洛尔进行修饰,合成了一系列的修饰物,其中化合物II-8的抑制率最高,为普萘洛尔的16倍并且可以广谱抑制多种植物病原真菌的生长发育和致病,为作物病害绿色防控提供理论基础和试验依据。
真菌病害的发生威胁着全世界作物生产和品质,其中水稻稻瘟病、小麦赤霉病和玉米小斑病等为田间发生的主要病害。然而,随着病原菌的抗药性不断增加,真菌病害的有效防控仍面临着严峻的挑战。目前,施用杀菌剂是减少损失、提高农产品产量和品质的重要手段,因此开发防控新靶点和杀菌剂十分重要。
磷脂酸作为膜结构的重要组分,其代谢通路对细胞的正常生长发挥着重要的作用,之前研究表明稻瘟病菌中MoPah1的缺失,能够影响稻瘟病菌生长发育和致病力。本研究从稻瘟病菌中关键的致病因子MoPah1出发,对其抑制剂普萘洛尔的抑菌机制进行了研究。经过表面等离子体共振技术,代谢组学和转录组学的研究发现,普萘洛尔能够通过与MoPah1靶向结合,通过抑制其脂质代谢通路影响菌丝生长、产孢和其致病力。
鉴于MoPah1的高度保守性,我们发现普萘洛尔不仅可以影响稻瘟菌的生长和致病力,对十余中植物病原菌均展示出良好的抑菌效果,为探究新的广谱杀菌剂提供选择。
本研究还使用化学修饰的方法,将普萘洛尔的化学结构进行修饰,通过增添不通的化学基团来改造其化学结构,合成了一系列化合物。通过平板和盆栽实验,发现化合物II-8的抑制率最高,是原先普萘洛尔的16倍,并且在田间对水稻稻瘟病和小麦赤霉病菌展示出良好的防效,是一种新型的广谱杀菌剂。