槲皮素作为选择性群体感应抑制剂：靶向丁香假单胞菌且不影响植物促生菌的计算机与实验分析

本研究针对植物病原菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)的群体感应(Quorum Sensing, QS)系统，旨在开发选择性抑菌策略。研究人员通过计算机模拟(in silico)与体外实验(in vitro)相结合的方法，筛选出植物来源的槲皮素(quercetin)。该化合物能高效抑制病原菌QS及生物膜形成（在64 μg/mL浓度下对P. syringae生物膜抑制率达92%），且对有益菌株（如Klebsiella pneumoniae和Sinorhizobium meliloti）影响较小，展现出作为靶向生物防治剂的巨大潜力，为豆类作物保护提供了新思路。

　　

群体感应(Quorum Sensing, QS)是一种细菌通讯机制，它协调基因表达并调控诸如生物膜形成、毒力和抗生素耐药性等群体依赖性行为。丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)作为一种主要的植物病原体，会引起豆类细菌性疫病，显著降低作物产量。与之相反，植物生长促进菌(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria, PGPR)能产生次级代谢产物，促进植物生长并抵御病原体。这项研究旨在利用计算机模拟(in silico)和体外实验(in vitro)相结合的方法，鉴定出能够选择性破坏P. syringae的QS、同时不对有益PGPR菌株产生不利影响的植物源化合物。其QS特异性作用模式通过紫色杆菌(Chromobacterium violaceum)生物传感器实验得到了功能性确认，该实验揭示了槲皮素对紫色素(violacein)产生了强效的剂量依赖性抑制。分子对接(Molecular Docking)和MM-GBSA（分子力学广义波恩表面积，Molecular Mechanics Generalized Born Surface Area）分析确定槲皮素是最有效的化合物，其对P. syringae的QS相关蛋白表现出强大的结合亲和力（对接得分：-10.363 kcal/mol；结合能：-55.89 kcal/mol）。有益细菌，包括肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)和苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)，对槲皮素显示出较低的亲和力。作为对照使用的著名QS报告菌株C. violaceum表现出最低的亚最小抑制浓度(sub-minimum inhibitory concentration, sub-MIC)，为47.22 μg/mL。实验结果表明，槲皮素在1024 μg/mL浓度下可抑制90-95%的细菌生长。P. syringae、K. pneumoniae和S. meliloti的亚最小抑制浓度(sub-MIC)值分别为156.7 μg/mL、242.6 μg/mL和535.7 μg/mL。在64 μg/mL浓度下，槲皮素能抑制92%的P. syringae生物膜形成，抑制95-98%的K. pneumoniae和S. meliloti生物膜形成，以及78%的C. violaceum生物膜形成。这些发现凸显了槲皮素对P. syringae的QS和生物膜形成的选择性破坏作用，强调了其作为豆类作物保护靶向生物防治剂的潜力。