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CAC优选|植物保护的新工具——多肽

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肽作为重要的生理调节剂，已被应用于医药、化妆品、保健品、动物营养与健康、植物营养与保护等领域。近年来，多肽作为抗菌和免疫诱导剂、植物生长调节剂、杀虫剂和除草剂，因其广泛的原料来源、优异的活性和理想的环境相容性而成为植物保护领域的研究热点。近日，一篇题为《Peptides, new tools for plant protection in eco-agriculture》的综述论文在农业化学领域专业期刊《Advanced Agrochem》上作为封面文章刊载，文章通讯作者为中国农业大学杨新玲教授。本文简要介绍了肽的研究进展，概述了肽在植物保护中的研究，总结了肽在植物保护中的应用，并展望了肽作为绿色农药的前景。在注重可持续发展的生态农业时代，迫切需要对害虫具有活性同时对非靶标生物具有低风险的有效、生态友好的农药。近年来，由于原料来源广泛，肽在植物保护领域成为一颗冉冉升起的新星，它们被用作抗菌剂和免疫诱导剂、植物生长调节剂、杀虫剂和除草剂，以保护植物免受细菌、病毒、害虫和杂草的侵害。迄今为止，已有18种肽作为植物保护的绿色试剂被商业化。肽具有优良的品质和成功的故事，如矛被视为一个重要的新工具，植物保护，使他们非常有吸引力的研究和开发绿色农药。肽是由2到50个氨基酸组成的短链生物分子，通过肽键连接。它们也从蛋白质水解的中间产物中获得。根据其组成，肽可分为同聚肽和异聚肽，前者完全由氨基酸组成，而后者含有氨基酸和非氨基酸，如糖肽。已经有10项诺贝尔奖授予了与肽相关的工作，表明了它们在科学和技术方面的非凡意义。特别是一种基于神经肽的生物杀虫剂Spear获得了2020年总统绿色化学挑战奖，引起了人们对肽在植物保护领域应用的关注。

图1. 多肽发展历史中的里程碑事件在1902年至2022年的10年内，使用“肽”作为主要搜索词，使用“杀虫剂”、“杀真菌剂”、“除草剂”和“植物生长调节剂”作为子词。在1902年发现分泌素后的最初60年间，几乎没有发表过什么文章，因为肽还不是植物保护研究的主题。自1962年雷切尔·卡森出版《寂静的春天》一书以来，人们开始注意保护环境，以及使用环境友好型农用化学品保护植物免受害虫侵害。于是，对环境安全的肽成为农业应用的一个有吸引力的主题。从1972年到1991年，植物保护中的肽研究开始增加。在过去的30年里，出版频率显著增加(1992-2022)。在Web of Science数据库中，1992年至2022年的相关引用次数为90395次，占96936篇出版物(1902–2022)的93.0%。同样，SciFinder数据库在过去三十年中产生了98，381份出版物，占98496份出版物的99.9%(1902-2022)。两个数据库的检索结果都表明，近年来植物保护中与肽相关的工作越来越受到重视。

图2.多肽在植物保护领域相关研究成果发表量统计（1902~2022年）肽在绿色农业害虫管理的高效和生态友好策略中具有优势。它们被用作抗菌剂和植物免疫诱导剂、植物生长调节剂、杀虫剂和除草剂。植物病原体攻击作物并导致对其生长的严重不利影响。传统的化学杀菌剂能有效地预防由植物病原体引起的疾病；然而，它们的长期持续使用导致了抗药性，其残留物对人类和环境造成了危害。迫切需要更可持续的方法来控制植物病害。虽然多肽作为植物保护的新工具在农业生产中已经发挥了一定的作用，但仍面临一些问题需要解决，诸如：1）天然多肽一般序列长、来源受限，因此，通过模拟肽技术或基因工程技术对天然多肽进行修饰可以获得更高活性和应用潜力的多肽；2）天然多肽易被酶解，生物利用度低，可以通过研究开发不同的剂型和药物递送系统增强其稳定性和生物利用度；3）化学合成多肽价格比较昂贵，大规模工业化生产受限，通过生物合成如酶法、发酵法或基因工程方法生产多肽，具有原料来源广泛、成本低廉等优点。相信随着分子生物学、合成生物学以及基因工程等技术的发展，将会极大地推进多肽农药的发展，从而为生态农业提供新的植物保护策略。文章来源：Advanced Agrochem

全文链接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S2773-2371(23)00003-5