近10年研究增速明显的植物保护新工具——多肽
传统农药在控制病虫草害、保证农业生产和粮食安全等方面做出了卓越贡献。随着农业发展和生态安全的要求不断提高，农药也需要不断更新换代。近年来，多肽以其广泛的原料来源、优异的活性、理想的环境相容性而成为植物保护领域一颗冉冉升起的新星，并已应用于抗菌与免疫激活、杀虫、除草、植物生长调节等方面。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。
杨新玲教授团队多年来致力于农用活性多肽研究，以天然活性多肽为先导，采用模拟肽及计算机辅助分子设计等技术设计合成了数百种肽化合物，并发现一批高效的农用活性多肽分子。作者结合多年来在多肽类农药创制方面的探索经验和体会，介绍了多肽及其在植物保护中的研究概况，重点综述了各类多肽农药的来源及研究进展，对存在的问题与解决对策进行了分析，并对多肽农药的发展前景进行了展望。
多肽是由2~50个氨基酸以肽键连接而成的短链生物分子，广泛存在于动物、植物、微生物等生物体中，是生命体内重要的生理调节物质。自1902年首个多肽物质促胰液素（Secretin）发现至今，与多肽相关的研究工作一直方兴未艾，先后获得了10项诺贝尔奖（图1）。多肽因其高活性、低毒性、环境安全等优点而受到青睐，已广泛应用于医药、化妆品、保健品、动物营养与健康、植物营养与保护等领域。特别是，多肽杀虫剂Spear®近年先后获得美国总统绿色化学挑战奖(小企业奖，2020年)和最佳新型生物制剂奖（2021年），引起人们对多肽在植物保护领域的关注。
图1 多肽发展历史中的里程碑事件
通过Web of Science和SciFinder数据库的有关数据统计分析（图2）表明，多肽在植物保护领域的相关研究始于20世纪70年代，之后持续渐长，进入21世纪以来增长迅速，尤其是近10年增速更加明显，多肽在植物保护中的应用日益受到重视，商品化品种也不断涌现。该文汇总了315种具有农用活性的多肽，并重点介绍了18种商品化的多肽类农药，它们已作为抗菌和免疫诱导剂、植物生长调节剂、杀虫剂和除草剂等用于植物保护。其中的典型代表就是源于蓝山漏斗网蜘蛛（Hadronyche versuta）毒液神经肽的多肽杀虫剂Spear®，它对刺吸式口器害虫（蚜虫、蓟马、飞虱等）高效，对哺乳动物和蜜蜂安全且生态友好，经生物发酵生产且降解产物氨基酸对环境安全，该杀虫剂因具有优良性能和成功植保案例而被视为植物保护的新工具。
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）
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。
该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助，以及中国农业大学理学院绿色农药分子设计与发现（GPMDD）科研创新团队、国家林业与草原局林草有害生物药剂防治重点实验室等支持。
来源：农业化学专委会
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