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。
晚餐多(吃“高钾食物”,能快速掉秤?)专家解读
晚餐多进食"高钾食物"真能迅速减轻体重吗?营养专家的回答可能出乎你的意料——这或许只是一个流行的减重迷思!盲目过量补钾甚至可能引发健康风险,严重时会导致高钾血症。
近年来,网络上流传着一种备受青睐的瘦身策略:晚饭时段大量摄入富含钾元素的食物,据说这样既能快速降秤,又能实现全身轻松减脂的效果。这一说法迅速走红,使得各类高钾食材瞬间成了"燃脂明星"——像是干紫菜、干香菇、毛豆、土豆、苋菜、菠菜、芋头和山药等蔬菜,以及牛油果、榴莲、冬枣、香蕉、山楂、无花果和芭乐等水果,纷纷被奉为减重利器,不少追求苗条的人士特意在晚间餐桌上大肆囤积这些食物。
那么,这样做的科学依据到底有多大?补钾真的能助推脂肪燃烧吗?晚饭时段一味猛补钾又是否安全?带着这些疑问,记者专访了南京鼓楼医院胰腺与代谢外科的医师严雨,请他为大家厘清真相。
首先,钾到底在人体中扮演何种角色?据专家介绍,作为一种不可或缺的矿物质,钾的核心任务在于维护体内电解质平衡、稳定心脏运作、促进水分代谢,从而帮助身体排出多余的水分,缓解浮肿现象。严雨进一步解释说,钾能够助力胰岛素更高效地运转,把葡萄糖转化为可用的能量,减少血糖的剧烈起伏,进而抑制饥饿感和总热量摄入。此外,钾还参与到能量代谢过程中,确保肌肉功能正常发挥——肌肉量越充实,基础代谢率便越高——同时还能促进脂肪分解时的能量转换,令身体消耗热量时更为高效。
不过,严雨对此观点毫不含糊地表示,"补钾等同于掉秤"实为典型的减脂误区,钾本身并不具备直接点燃脂肪或急速瘦身的功效。他强调,减重的根本法则始终是确保热量消耗超过热量摄入。钾元素无法凭空燃烧脂肪;若一边执着于补钾,另一边却毫无节制地进食大量高热量美食,那么体重不但不会下降,反而会水涨船高。更值得注意的是,众多高钾食物本身就含有热量,倘若像吃水果那样随心所欲地大快朵颐,超额摄取的热量便会彻底抵消补钾所带来的那点微弱代谢优势,结果得不偿失。
严雨认为,公众应理性看待高钾饮食的价值。尽管补钾无法直接燃脂,但长期坚持高钾膳食对体重管理仍有显著助益。高钾食物大多源自蔬菜、水果和全谷物,富含膳食纤维,能提供更浓郁的饱腹感,从而帮助自然削减热量摄入。同时,充足的钾元素可维护肌肉功能,这对保持较高的基础代谢率极为关键,让身体在静息状态下也能持续消耗能量。此外,钾还能协同胰岛素作用,帮助稳定血糖水平,避免因血糖骤降而催生的暴食冲动。
最后,严雨特别发出警示:健康成年人的每日钾推荐摄入量以2000毫克为宜,切勿盲目超量补充。过量补钾可能诱发高钾血症,继而出现心跳节律紊乱、肌肉乏力等严重不良反应,而肾功能不全者更是高危人群。特别是肾功能欠佳者、长期服用普利类或沙坦类降压药的患者,体内排钾能力本就减弱,若贸然大量摄入高钾食物或额外服用钾补充剂,极易造成血钾超标,务必在专业医师指导下科学安排饮食和调理方案。
《蛋白质组学如何守护大众健康》?
若将人体比作一座繁华都市,基因组便如同城市的建筑设计蓝图,而真正驱动城市脉动的,则是蛋白质组这一庞大系统。每一次心脏的搏动、肝脏的代谢解毒、大脑的认知运作,事实上都源自不同蛋白质的精确协同,它们如精密工匠般各司其职,共同支撑起这座名为“生命”的宏大城池。
面对全球老龄化进程日益加深、慢性疾病高发的现实,公共健康体系正承受前所未有的压力。现代医学正在发生深刻转向——由被动“治已病”逐步迈向主动“治未病”的前瞻模式。在此背景下,如何在症状尚未显现的数年前便捕捉到病变的“蛛丝马迹”?又该如何针对不同患者定制个性化诊疗策略?新药研发能否找到更高效的突破口?这些长期困扰医学界的关键问题,正在蛋白质组学的革命性进展中找到全新答案。
中新健康特邀西湖大学郭天南教授与赛默飞精准医学高级经理轩玥博士,围绕蛋白质组学技术突破、临床应用发展前景以及中国方案对全球医学的深远影响,展开深度对话与解读。
从“静态蓝图”迈向“动态明镜”
提及蛋白质,公众并不陌生;然而“蛋白质组”这一专业概念,却鲜为大众所熟悉。轩玥博士向中新健康阐释道,基因承载着遗传密码,它诉说着生命的各种“可能性”;而蛋白质组学则聚焦于人体内那些时刻活跃变化的蛋白质网络,能精准映射身体当前的运转状态——正常抑或异常。绝大多数疾病并非一朝一夕所致,而是长年累积的产物。基因层面的变异进展缓慢,早期不易察觉;相比之下,蛋白质的变化往往出现得更早、也更敏感,仿佛是疾病初露端倪时发出的第一声警报。
生命科学界流传着一句经典箴言:“生在基因,命在蛋白。”郭天南教授对这句话的内涵进行了深入解读:从呱呱坠地到生命终章,每个人的基因组大体恒定,但健康状态却始终处于流动变化之中。运动习惯、饮食结构、用药情况及身心波动,均能在短时间内引起蛋白质表达的显著变化。
正是凭借这种“即时反馈”的独特能力,蛋白质组学在疾病早筛领域彰显出无可替代的临床价值。以阿尔茨海默症等神经退行性疾病为例,轩玥指出,相关蛋白标志物在疾病极早期浓度极低,有时仅为百万分之一量级,传统检测手段往往“无能为力”。而蛋白质组学技术凭借超高的灵敏度,已在部分疾病研究中成功实现了“症状显现前数年锁定征兆”的突破。
在肿瘤诊疗维度,蛋白质组学同样开辟了前所未有的可能性。以被称为人体“指挥中枢”的甲状腺为例,面对甲状腺结节,仅凭影像学或基因检测很难精准判定其良恶性——不同患者的基因突变特征可能大相径庭,但病变所对应的蛋白质变化却往往呈现出清晰的规律性。郭天南表示,当基因数据与蛋白质数据交叉验证,便能更早、更准地作出判断,为医患双方提供坚实决策依据。
即便是同一种癌症,患者对治疗方案的个体反应也可能千差万别。轩玥解释,这种差异的根源在于每个人体内蛋白质组的独特性——正是基于这种差异,通过对大规模患者队列进行蛋白质组学分析,可以将患者精准划分为不同亚型,再针对各自特征匹配最适宜的药物,由此实现从“一刀切”到“量体裁衣”的转变,这正是精准医疗的核心追求。在新药研发领域亦是如此,一旦明确了疾病究竟激活了哪些蛋白质通路,科研人员便能更有针对性地设计新药进行阻断,从而显著缩短开发周期。
这一切的落地,离不开技术的强力支撑。近年来,质谱检测技术的跨越式进展,为蛋白质组学的规模化应用奠定了坚实基础。
2023年,赛默飞推出Orbitrap Astral质谱仪,在很大程度上推动了蛋白质组学从技术验证阶段向规模化应用的历史性跨越,为临床研究、药物开发及生物标志物发现等领域注入了全新动力。“新一代质谱设备能在极短时间内从血液样本中检出成千上万种蛋白质,动态范围横跨六个数量级,即便在低丰度标志物中也能实现有效检测,”轩玥介绍道。在2025年6月落幕的ASMS大会上,赛默飞再度推出Thermo Scientific™ Orbitrap™ Tribrid™ Apex及Orbitrap™ Excedion™质谱系统,旨在协助科研人员借助结构生物学、代谢组学等多维手段,更为全面地揭示疾病作用机制,并加速潜在药物靶点的筛选与验证。
技术进步正大幅提升研究效率。郭天南回忆道,二十年前攻读博士期间,“一周不眠不休,仅能解析一个蛋白质组;而如今,一天之内便可完成一百多个样本的检测。与此同时,质谱仪的稳定性也获得了质的飞跃,过去常担心设备随时可能‘罢工’,如今却可连续数月稳定运转而无需频繁维护。”
在他看来,高通量、低成本、高稳定性的质谱平台,为临床试验和药物研发的数据采集提供了坚实保障,也将对中国乃至全球药物创新的进一步突破产生重要推动作用。
蛋白质组学:从实验室迈向临床
基础科研的终极旨归,在于造福民生、守护公众健康。当下,中国的蛋白质组学研究已突破单一实验室的边界,正加速从前沿科学走向临床应用及大众健康管理。
今年6月,郭天南团队携手上海交通大学医学院、哈尔滨医科大学等单位在《自然》期刊发表重磅论文,成功绘制出迄今分辨率最高、覆盖范围最广的人体蛋白质组空间图谱。该研究涵盖了58种人体正常组织、251种组织亚型及25类癌症,定量解析超过1.3万种蛋白质,系统描绘了胎儿发育、健康组织及不同肿瘤中蛋白质表达的动态演变特征。
“蛋白质是绝大多数药物的直接作用靶点,”郭天南强调,“蛋白质靶点分布不明确,导致众多抗癌创新药在临床试验阶段因意外副作用而黯然折戟。”这张全新蛋白质“地图”的问世,或将为精准医学及药物开发揭开崭新篇章。
相较于癌症精准诊疗的高阶应用,两位专家一致认为,慢性病早期筛查与大众健康管理将成为蛋白质组学最快落地的应用方向。
“中国正逐步迈入老龄化社会,每个个体对自身健康的关注度都在攀升。”郭天南指出,常规体检常常遗漏重要的早期信号,而蛋白质组学检测则能比传统血常规和常规体检更早、更灵敏地捕捉亚健康状态及慢病萌芽迹象,实现疾病的前置预警。
轩玥则提出,若能对每个人的蛋白质组进行持续追踪,便可推动医疗模式从“有病才就医”向“未病先防、早控干预”转变。她透露,目前已有技术可实现指尖血样采集于滤纸片上,患者居家完成采样后寄回实验室,即可实现术后疗效及用药情况的远程监测。
“人体蛋白质状态时刻处于动态变化之中,运动、饮食、作息、用药乃至情绪波动,都会直接影响蛋白表达。”轩玥表示,通过阶段性持续检测与动态数据跟踪,能够实时掌握身体代谢和健康波动,提前干预潜在风险,真正达成主动健康管理目标。
展望未来,蛋白质组学的想象空间远不止于人体健康领域。郭天南介绍,其团队已开启跨学科前沿探索,积极推动蛋白质组学与AI、多组学数据的深度融合,致力于构建“虚拟细胞”模型。未来,新药研发或可依托虚拟细胞进行模拟实验,大幅减少对动物试验的依赖,显著压缩研发周期、降低研发成本。
回到文章开头所描绘的那座“城市”——蛋白质组犹如城市的实时监控大屏,清晰显示此刻哪条道路拥堵、哪栋建筑存在隐患、哪个区域亟需维护。随着技术门槛和成本不断下探、AI深度赋能,这块“监控屏”正逐步走出科学家的实验室,迈向更为广阔的临床实践与健康管理场景。(完)
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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