百里香精油及其成分通过下调锰转运基因sitABCD和mntH抑制根癌农杆菌的抗菌机制研究

为解决植物病原菌根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）引发的农业经济损失问题，研究人员聚焦百里香（Thymus vulgaris L.）精油（EOs）及其成分（thymol、carvacrol）的抗菌机制。研究发现，其通过下调锰转运基因（sitABCD、mntH）破坏ROS解毒系统，导致膜损伤，为开发新型植物源抗菌剂提供了理论依据。成果发表于《Pesticide Biochemistry and Physiology》。

　　

植物病害是威胁全球农业生产的重大问题，其中由根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）引起的冠瘿病可导致多种经济作物减产，每年造成巨额经济损失。传统抗生素在防治植物细菌性病害时面临耐药性及环境残留等问题，亟需开发高效、低毒的新型抗菌剂。植物精油（Essential Oils, EOs）因其广谱抗菌性和环境友好特性成为研究热点，但其作用机制尚未完全阐明。

韩国国立研究基金会（National Research Foundation of Korea）和韩国林业振兴院（Korea Forestry Promotion Institute）资助的研究团队，以唇形科（Lamiaceae）植物百里香（Thymus vulgaris L.）精油为研究对象，系统评估了其对根癌农杆菌的抗菌活性及分子机制。研究发现，百里香精油及其主要成分百里香酚（thymol）和香芹酚（carvacrol）能显著抑制病原菌生长，并通过转录组分析和RT-qPCR首次揭示其通过下调锰转运基因（sitABCD和mntH）干扰超氧化物歧化酶（SOD）功能，导致活性氧（ROS）积累和细胞膜损伤的抗菌通路。该成果为开发基于植物精油的绿色农药提供了重要理论支撑，发表于《Pesticide Biochemistry and Physiology》。

研究采用的关键技术包括：1）熏蒸法和接触法测定抗菌活性；2）激光共聚焦显微镜观察ROS生成和膜完整性；3）比较转录组学分析差异表达基因；4）RT-qPCR验证锰转运基因表达水平。

研究结果

1. 熏蒸抗菌活性：百里香精油（10 mg/纸片）对根癌农杆菌抑制效果最佳，其成分thymol和carvacrol的抑菌圈直径分别达2.85 cm和2.74 cm。
2. 接触抗菌活性：仅百里香精油、thymol和carvacrol表现接触抗菌性，MIC值分别为800 μg/mL、350 μg/mL和350 μg/mL。
3. 细胞损伤机制：激光共聚焦显示处理组细胞内ROS显著积累，细胞膜通透性增加。
4. 分子机制：转录组分析发现锰转运基因（sitABCD和mntH）表达下调，导致SOD功能受损，ROS清除系统崩溃。

结论与意义
该研究首次阐明百里香精油通过干扰锰离子转运系统破坏病原菌氧化应激防御的分子机制，为其作为植物源抗菌剂的开发提供了科学依据。由于thymol和carvacrol已被美国FDA列为GRAS（公认安全）物质，且对非靶标生物毒性低，这项研究在推动可持续农业发展方面具有重要应用前景。未来研究需进一步评估其田间防效及制剂化潜力。