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为探究植物免疫机制，研究人员开展研究，发现芥酸酰胺可阻断细菌 T3SS 功能，揭示植物化学防御新机制。
许多革兰氏阴性细菌病原体利用 III 型分泌系统（T3SS），这是一种多蛋白注射体，将毒力蛋白注入宿主细胞并引发疾病。研究发现芥酸酰胺是一种此前未知的双子叶植物和单子叶植物的植物抗毒素，它能阻断多种细菌病原体的 T3SS 功能。在拟南芥中，通过基因手段破坏芥酸酰胺积累或进行外源施加，凸显了芥酸酰胺在抗菌免疫中的作用。芥酸酰胺会与 T3SS 的关键组成部分 —— 过敏反应和保守 C（HrcC）蛋白结合，从而阻碍注射体的组装。对芥酸酰胺类似物和 HrcC 突变体的分析表明，芥酸酰胺与 HrcC 的结合对于在体外抑制 T3SS 以及植物的抗菌抗性至关重要，这意味着这种结合在植物抗病过程中发挥着不可或缺的作用。该研究揭示了一种针对细菌病原体主要毒力机制的植物化学防御方式。
植物利用免疫受体识别病原体相关分子模式（PAMPs）来触发免疫信号传导。然而，在成功的信号转导之后，植物如何阻止病原体的进一步侵害，在很大程度上仍是未知的。植物在应对病原体感染时，会产生多种被称为植物抗毒素的次生代谢产物。不同的植物抗毒素具有很强的谱系特异性，人们认为它们通过抑制微生物生长或产生毒性来发挥作用。但目前对于是否有植物抗毒素能够通过靶向病原体的特殊毒力机制来保护植物，相关研究还较少。例如，众多革兰氏阴性细菌病原体利用 T3SS 将毒力蛋白输送到动植物宿主细胞中，进而引发疾病。已知免疫激活的植物具有抑制细菌 T3SS 的活性，但其具体性质和潜在机制尚不清楚。这种免疫诱导的抗 T3SS 活性为研究植物中潜在的抗毒力植物抗毒素提供了一个模型。
研究人员假设免疫激活的植物会积累抑制细菌 T3SS 的代谢物。这一假设若得到证实，不仅能为人们理解植物免疫系统增添新的维度，还将为未来生物农药的开发提供思路。于是，研究人员着手鉴定能够在体外抑制细菌 T3SS 的植物代谢物，确定这类代谢物的生物学重要性，并阐明其抑制 T3SS 的潜在机制。
研究发现，拟南芥叶片的粗提物能够抑制丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae）通过 T3SS 分泌效应蛋白。通过活性导向的纯化方法，确定芥酸酰胺是一种广谱抑制剂，可抑制多种动植物细菌病原体的 T3SS 分泌。研究表明，芥酸酰胺是一种双子叶植物和单子叶植物都能产生的谱系非特异性植物抗毒素，它可由 PAMPs 诱导产生，但会被毒性较强的丁香假单胞菌 DC3000 抑制。在与免疫激活的拟南芥中测定的生理浓度相当的情况下，外源施加芥酸酰胺能显著保护植物免受 DC3000 的侵害。通路分析显示，3 - 酮脂酰辅酶 A 合酶（KCSs）是芥酸酰胺合成所必需的，而脂肪酸酰胺水解酶（FAAH）可以在拟南芥中降解芥酸酰胺。拟南芥的 kcs 突变体和 FAAH 过表达系在免疫诱导的芥酸酰胺积累方面存在显著缺陷，这些植物在通常由 PAMPs 诱导的抗菌免疫方面也严重受损。给这些植物外源施加芥酸酰胺后，它们的抗菌免疫能力得以恢复。相反，faah 突变体积累了更多的芥酸酰胺，并且表现出显著增强的抗菌免疫能力。对丁香假单胞菌蛋白的分析确定了 HrcC，一种对注射体组装至关重要的外膜环结构蛋白，是芥酸酰胺的作用靶点。通过 AlphaFold 预测、分子对接、分子动力学模拟和定点突变，确定了一个由多种细菌物种 HrcC 中高度保守的五个氨基酸残基组成的芥酸酰胺结合口袋。此外，研究人员还鉴定出 HrcC 中的一个突变，该突变会使细菌无法与芥酸酰胺结合，并且在 T3SS 分泌以及对不同芥酸酰胺积累水平植物的毒力方面，使细菌对芥酸酰胺不敏感。对芥酸酰胺类似物的构效关系分析表明，酰胺基团、双键的位置以及烷基链的长度在抑制 T3SS 活性方面起着关键作用。与芥酸酰胺不同，那些不能抑制 T3SS 的类似物既不能与 HrcC 结合，也不能保护植物免受有毒力细菌的侵害。
研究确定芥酸酰胺是一种古老的、广谱的抗毒力植物抗毒素，它能够选择性地使多种细菌病原体的 T3SS 注射体失去作用。研究结果表明，芥酸酰胺结合到一个由对注射体功能至关重要的不变残基组成的口袋中。对参与芥酸酰胺生物合成和降解的酶的阐释，可能有助于培育对多种细菌病原体具有更强免疫力的农作物。关于芥酸酰胺类似物构效关系的信息，可能会为未来开发环保型抗菌农药提供思路。此外，该研究还揭示了拟南芥中芥酸酰胺积累与丁香假单胞菌效应蛋白分泌之间的竞争关系。虽然成功诱导芥酸酰胺积累可以阻止细菌 T3SS 分泌，但细菌效应蛋白的快速分泌会抑制植物中芥酸酰胺的积累。这两个过程的速度可能对植物与细菌相互作用时的抗病性或易感性结果至关重要。
