综述：革命性农业产业：抗菌肽在病原体和害虫防治中的工业应用

这篇综述系统探讨了抗菌肽（AMPs）作为传统抗生素和小分子农药的替代方案在农业工业中的突破性应用。文章详细阐述了AMPs通过破坏病原体细胞膜的独特作用机制（MOA）实现广谱抗菌、抗真菌和抗病毒活性，同时降低耐药性（AMR）风险，并分析了其在食品保鲜、畜牧养殖、水产养殖和农业植保等领域的产业化潜力，为应对全球抗生素耐药危机提供了创新解决方案。

　　

Abstract
抗生素是医疗和农业技术的关键化学品，但小分子抗生素易引发病原体耐药性（AMR）。抗菌肽（AMPs）以其广谱活性、良好生物安全性和低耐药率特性，成为对抗AMR的新选择。本综述揭示AMPs通过破坏微生物细胞膜的快速作用机制，在食品工业抑制食源性致病菌、延长保质期；在畜牧业降低病原负荷并提升动物生长性能；在农业替代化学农药等跨领域应用价值，同时探讨化学合成、重组DNA等规模化生产技术及市场转化前景。

Introduction
抗生素耐药性（AMR）已成为全球性危机，预计2025-2050年间将导致2.08亿人死亡，并使低收入国家GDP下降5%以上。农业领域70%抗生素用于促生长，而农药暴露每年造成超100亿美元健康损失。AMPs作为先天免疫的进化保守元件，其阳离子与病原体膜磷脂的相互作用可规避传统耐药机制。数据库显示已发现3,306种AMPs，多数含50个以下氨基酸，兼具疏水性和正电荷特性。

Multifaceted nature of antimicrobial peptides
通过组学和AI设计技术，AMPs数据库收录的活性已从抗菌扩展至抗利什曼病等热带病领域。其结构多样性表现为：两亲性α-螺旋（如蜂毒肽）、含二硫键的β-折叠（如防御素）以及富含特定氨基酸的线性结构。值得注意的是，某些植物源AMPs（如硫素）通过抑制病原体蛋白酶实现双重抗菌-杀虫功能，为农业应用提供独特优势。

The other side of the coin: Alternative applications of AMPs for industrial biotechnology
在食品工业，乳链菌肽（Nisin）作为GRAS认证肽，可使肉制品微生物负荷降低2-3 log₁₀ CFU/g；水产养殖中，Epinecidin-1使石斑鱼存活率提升27%；农业领域，合成肽Cecropin B可替代50%化学杀菌剂防治稻瘟病。这些应用均显示出AMPs在减少食品浪费（全球约30%产量损失）和降低农药残留方面的经济价值。

Challenges associated with the use of AMPs
高盐环境（如腌制品NaCl>15%）会中和AMPs正电荷，而胃肠道蛋白酶导致半衰期<30分钟。解决方案包括：D-氨基酸修饰提高稳定性，脂质体包裹技术提升生物利用度，以及融合表达伴侣蛋白（如硫氧还蛋白）增强大肠杆菌表达系统的产量（可达2.3 g/L）。

Existing and emerging technologies to produce AMPs
化学固相合成适合短肽（<30 aa），但成本高达500/g；分子农业利用转基因烟草生产抗菌肽成本可降至5/g。无细胞系统实现72小时内合成1.8 mg/mL蜂毒肽，而AI算法新设计的AMP-2034对MRSA的MIC₅₀达1.5 μg/mL，较天然肽提升6倍。

The global market for peptide-based products
2025年全球肽类药物市场预计达700亿美元，但农业用AMPs仅占1.2%。突破性案例包括：荷兰公司Micreos开发的Staphefekt^?噬菌体-肽复合制剂已用于奶牛乳腺炎防治，使抗生素使用量减少89%。

Concluding remarks
AMPs在农业工业的应用仍面临产量、稳定性和监管三重挑战，但其模块化设计特性和环境友好特征，使其成为应对AMR危机的战略选择。未来需建立跨学科协作网络，推动从实验室研究到田间应用的转化。