aBIOTECH | 叶亚进/周莉娟团队通过高通量化合物筛选鉴定到新型植物免疫诱导剂Agrivax

植物病害每年给全球农业生产造成巨大损失，传统化学农药的过度使用带来了环境和食品安全问题。开发能够激发植物自身免疫力的“植物疫苗”，是绿色农业可持续发展的重要方向。

近日，南京林业大学叶亚进/周莉娟团队在aBIOTECH 发表了题为“Agrivax: A chemical inducer of plant immunity identified by high-throughput screening”的研究论文。

研究报道了一种名为Agrivax的新型小分子化合物（图1A），该化合物能有效激活植物免疫，为开发新一代绿色农药提供了新的候选分子。研究团队利用pFRK1-GUS转基因拟南芥作为报告系统，对约10,000个小分子化合物进行了高通量筛选，经过三轮严格验证，最终鉴定出一个结构新颖、此前未见报道的小分子（图1B），并将其命名为Agrivax。

图1. Agrivax的化学结构及其对pFRK1-GUS报告基因的激活效应

Agrivax通过多重机制激活植物的免疫系统。Agrivax能够剂量依赖性地诱导FRK1及其他免疫相关基因的表达（图2A）。Agrivax处理可诱导植物细胞发生快速的、瞬时的钙离子内流（图2B），这是植物免疫启动的早期关键事件之一。Agrivax能快速且短暂地激活植物体内的关键免疫信号分子——丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs），其磷酸化模式与经典的微生物相关分子模式（如flg22）相似（图2C）。值得注意的是，Agrivax本身不直接引发活性氧（ROS）爆发，但当其与flg22或几丁质共同处理时，能显著协同增强ROS的产生（图2D）和根部生长抑制效应（图2E），表明其具有免疫“致敏”功能。

图2. Agrivax激活植物免疫的多重机制

在生物学功能验证中，Agrivax表现出优异的抗病效果。用Agrivax预处理拟南芥叶片，可显著抑制丁香假单胞菌（Pst DC3000）的生长，且这种保护作用呈现出明确的剂量依赖性和时间依赖性（图3A）。此外，Agrivax预处理能显著增强由AvrRpt2诱发的超敏反应（HR），表现为细胞死亡面积增大、电解质泄漏增加和台盼蓝染色加深（图3B-C），说明Agrivax能增强植物第二层免疫系统——效应子触发免疫（ETI）的强度。

图3. Agrivax增强拟南芥对丁香假单胞菌的抗性并促进效应子触发免疫

研究揭示，Agrivax可能不同于已知的免疫诱导剂。它在fls2、cerk1等已知免疫受体突变体中依然能激活MAPK，暗示其可能通过一种新的受体或途径发挥作用。Agrivax能够同时放大PTI和ETI两层免疫反应，实现免疫“增效”，这种双重作用机制为设计更优的植物免疫诱导剂提供了新策略。

综上所述，该研究建立了一套基于pFRK1-GUS报告基因的高通量化学筛选平台，通过对约10,000个小分子化合物的系统性筛选与多轮验证，成功鉴定出结构新颖的植物免疫诱导剂Agrivax。该化合物通过激活钙离子内流、诱导MAPK磷酸化等早期免疫信号事件，协同增强flg22/几丁质触发的活性氧爆发及根生长抑制，在增强基础免疫（PTI）的同时，进一步放大效应子触发免疫（ETI）介导的超敏反应，最终实现对丁香假单胞菌（Pst DC3000）的高效抗性。该研究不仅揭示了Agrivax作为免疫“致敏”剂的双重调控机制，也为新一代高效、低毒植物免疫诱导剂的开发提供了重要的先导化合物和功能验证策略。

该研究得到了国家自然科学基金（32300249，周莉娟）和江苏省农业科技自主创新基金（CX (24) 3008，叶亚进）的资助。南京林业大学林草学院、水土保持学院硕士生刘昌龙为本文的第一作者，南京林业大学林草学院、水土保持学院周莉娟副教授为论文通讯作者，该团队的硕士生史庆秋、白宁和胡雪纯也参与了该研究。

引用本文：

Liu C, Shi Q, Bai N, Hu X, Ye Y, Zhou L. Agrivax: A chemical inducer of plant immunity identified by high-throughput screening. aBIOTECH 2026:100038.

https://doi.org/10.1016/j.abiote.2026.100038