二甲双胍——新型广谱植物免疫诱抗剂

二甲双胍是一种双胍类药物，最初是从传统药用植物山羊豆（Galega officinalis）中提取并改造而来，在1918年被证实具有降低血糖的作用。二甲双胍作为一种降血糖药物已经使用了几十年，并且基于几十年的临床经验被认为是一种安全且耐受性良好的治疗2型糖尿病（T2D）的口服药物。此外，二甲双胍还具有抗衰老、抗癌和抗心血管等多种功效。尽管其在动物细胞模型中的功能已被充分挖掘，但其在农业生产中的功能和可能机制仍不清楚。

近日，南京农业大学窦道龙教授和华南农业大学梁祥修教授课题组合作在Journal of Advanced Research 发表了题为“Metformin blocks BIK1-mediated CPK28 phosphorylation and enhances plant immunity”的研究论文，发现二甲双胍及其类似物提高植物抗病性并揭示了其初步的分子机制。

该研究中发现二甲双胍及其类似物能够显著诱导植物免疫反应的激活，增强植物对多种病原菌的抗病性。二甲双胍处理能够诱导植物ROS爆发、MAPK激活和防御基因表达等免疫反应。进一步研究发现，植物免疫负调控因子CPK28是二甲双胍的靶点之一，在二甲双胍激活的免疫应答中起重要作用。二甲双胍能够抑制BIK1激酶与CPK28的结合，阻止CPK28中的T76位点被BIK1磷酸化，从而缓解CPK28对免疫反应的抑制作用，实现增强植物抗病能力。研究发现二甲双胍同样能够增强番茄、辣椒和大豆等作物的抗病能力。

图1. 二甲双胍提高植物抗病性及其分子机制。（A）二甲双胍预处理可以显著提高多肽flg22诱导的ROS迸发。（B）二甲双胍处理可以显著诱导MAPK的激活。（C）二甲双胍与CPK28蛋白的T76位点结合。（D）二甲双胍抑制BIK1激酶与CPK28的结合。（E）二甲双胍预处理可以显著增强番茄、辣椒和大豆作物的抗病能力。

综上所述，本研究发现二甲双胍及其类似物具有广谱免疫诱抗功能，并阐明了其诱抗的分子机制，部分回答了植物为什么要产生胍类化合物的基础科学问题，指出二甲双胍及其类似物具有被研发成新型植物生长调节剂和免疫诱抗剂的应用潜力，重要的是，也为二甲双胍的作用机制研究提供了一个基于植物的有效研究体系。

南京农业大学前沿交叉研究院/植物保护学院钟山青年研究员包亚洲为第一作者，南京农业大学前沿交叉研究院/植物保护学院窦道龙教授和华南农业大学生命科学学院梁祥修教授为该论文的共同通讯作者，南京农业大学植物保护学院尹志远副教授和艾干钟山青年研究员以及中国农业大学植物保护学院徐光远副教授和王晓丹副教授也参与了该项工作，南京农业大学植物保护学院研究生朱海、裴勇、赵亚宁、嵇佩云和中国农业大学植物保护学院已毕业研究生张倩、李易芯和杜丹丹也参与了该项研究。本研究受到国家自然科学基金，江苏省自然科学基金，江苏省卓越博士后计划，国家资助博士后研究人员计划等项目的资助。