近日，厦门大学海洋与地球学院、海洋生物地球化学全国重点实验室、海洋生物制备技术国家地方联合工程研究中心、鹭江创新实验室王克坚教授团队在海洋抗菌肽农业应用研究领域取得重要进展。相关成果以“The Antimicrobial Peptide Spampcin_56-86 Controls Fusarium graminearum and Mycotoxin via Membrane Disruption and Oxidative Burst with TRI Repression: A Strategy for Wheat Protection”为题，发表于国际期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry。该研究阐明了源于拟穴青蟹 Scylla paramamosain的海洋抗菌肽Spampcin_56-86通过破坏细胞膜和诱导氧化爆发抑制禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）的生长，同时下调产毒相关基因的表达，抑制呕吐毒素（DON）的合成，为小麦谷物防腐和农作物病害综合治理提供了新型生物防治候选制剂。

研究背景

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禾谷镰孢菌是引起小麦赤霉病（FHB）的主要真菌病原体，严重威胁全球粮食安全。该病原菌在侵染过程中不仅导致作物大幅减产，还会大量分泌脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON，俗称呕吐毒素）等真菌毒素。这些毒素化学性质极其稳定，难以在粮食储藏和加工过程中降解，且具有较强的细胞毒性，严重危害人畜健康。目前，农业生产中主要依赖化学杀菌剂（如多菌灵）控制病害，但长期使用单一靶点的化学农药导致了严重的耐药性问题。更为棘手的是，耐药菌株在药物胁迫下反而可能产生更多毒素，进一步加剧粮食污染风险。因此，开发兼具安全高效抗真菌活性和降低毒素合成能力的新型防治制剂，已成为农业和食品生物防治领域的迫切需求。

研究结果

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研究团队从体外抑菌、DON合成抑制以及植物活体防治效果三个维度，系统评估了海洋源抗菌肽Spampcin_56-86在农业生物病害的防治潜力。

图1. 抗菌肽Spampcin_56-86的结构特征及其快速强效的抗真菌活性

研究证实Spampcin_56-86对禾谷镰孢菌具有显著抑制作用。孢子萌发实验显示，在12和24 μM下，该抗菌肽能在长达120小时的观察期内几乎完全抑制孢子的萌发。杀孢子动力学分析进一步表明其具快速杀菌能力：12 μM的抗菌肽处理24小时即可导致约90%的孢子死亡，72小时后无存活孢子检出。菌丝生长抑制实验也直观显示，该肽能随处理时间延长严重削弱受损孢子的后续菌丝发育和菌落形成能力。

图2. Spampcin_56-86的抑菌降毒机制：破坏细胞膜、诱导氧化应激与抑制毒素合成

机制研究揭示了该抗菌肽多重抑菌与降毒机制。电子显微镜观察结合核酸渗漏检测证实，该多肽能直接靶向禾谷镰孢菌的细胞膜并严重破坏细胞膜与细胞壁结构，导致细胞内容物大量泄漏，造成不可逆的物理损伤。此外，在不显著影响病原菌生长的低浓度下，它可特异性地下调毒素合成核心基因簇（TRI cluster）的表达，显著抑制DON的产生。该多肽还在真菌细胞内诱发活性氧（ROS）风暴和严重的膜脂质过氧化。综上，该多肽通过“物理破膜”与“代谢紊乱”的多重机制实现对病原菌的杀灭作用。

图3. Spampcin_56-86在小麦储藏防腐与活体防病中的生物防治转化潜力

本研究通过活体感染模型验证了该多肽的实际农业转化潜力。在人工模拟的高湿储粮环境中，该多肽能有效保护小麦籽粒免受镰刀菌的霉变污染。在活体种子感染模型中，禾谷镰孢菌侵染会导致小麦种子发芽率骤降至约10%，而经24 μM的多肽处理后，种子发芽率显著回升至近50%，受感染幼苗的株高也得到有效恢复，其疗效与高达52 μM的传统商业农药多菌灵相当。在离体叶片模型中，该多肽同样表现出剂量依赖性的治疗效果，显著遏制了由镰刀菌引起的叶片坏死病斑的扩展。这表明Spampcin_56-86不仅可作为种子保护剂，还可作为叶面杀菌剂用于小麦赤霉病的防控。

研究团队

及资助

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该论文共同第一作者为厦门大学博士研究生陈柔石、硕士毕业生张静蓉，共同通讯作者为陈芳奕教授和王克坚教授，共同作者还包括博士毕业生陈炎超。本研究获得国家自然科学基金面上项目（42376089）、福建省高校产学合作科技重大项目（2025N5001）等联合资助。

王克坚教授团队二十多年来一直从事海洋动物新型抗菌肽研究，已先后发现一百多种新型抗菌肽，创制出多种可用于水产养殖业、日化、食品和医药健康等的抗菌肽新产品。此次在抗农业病原真菌及真菌毒素控制方面的突破，显示海洋生物资源在农业病害防控领域有巨大开发潜力。