冠菌素：新一代植物生长调节剂，增强植物抗逆性

全球农业正面临气候变化带来的日益增长的压力。干旱、盐碱化和极端气温正在威胁主要种植系统的产量稳定性。农民正在寻找不仅能在理想条件下提高产量，还能在非理想条件下帮助作物抵御逆境的工具。

在此背景下， 冠菌素 冠菌素已成为一项颇具前景的创新产品。冠菌素源自微生物代谢，是一种功能性天然代谢物，可作为新型植物生长调节剂 (PGR)。它展现出增强植物在非生物胁迫条件下恢复力的强大潜力，使其成为现有生物刺激素和作物保护工具的有力补充。

科学依据

冠菌素作为茉莉酸模拟物

冠状酸（COR）由两个不同的结构部分组成：含有α-氨基酸的冠状酸（CMA）和聚酮衍生物冠状酸（CFA）。这两个亚基通过酰胺键连接。最近的研究表明，COR的化学结构与茉莉酸（JA）相似，并能模拟JA的多种功能。纯COR的生物活性比JA或茉莉酸甲酯（Me-JA）强100至10,000倍（Greulich等人，1995）。COR对植物的作用呈现剂量依赖性：低浓度时促进植物生长，高浓度时抑制植物生长。

冠菌素的作用机制

其分子机制包括冠状菌素进入植物组织，诱导F-box蛋白冠状菌素不敏感蛋白1 (COI1)接近JAZ复合物，导致JAZ蛋白泛素化，随后被26S蛋白酶体降解。JAZ是一种关键的转录抑制因子，抑制下游茉莉酸应答基因的表达。当JAZ降解时，茉莉酸应答基因被激活(Baker, 2010)。冠状菌素除了激活茉莉酸信号转导外，还调节多种植物信号通路之间的相互作用，包括乙烯和脱落酸。

干旱与水利用效率

低剂量COR可通过增强抗氧化酶活性、增加脯氨酸积累和维持光合作用来提高抗旱性（Ceylan，2023；Zhou等，2018）。COR还能改变根系结构，并直接激活玉米水通道蛋白ZmPIP2;5，从而提高缺水灌溉条件下的水分吸收和利用效率（He等，2023）。

耐热耐寒

COR预处理可稳定叶绿体蛋白，维持叶绿素荧光（Fv/Fm），并在高温胁迫下维持光合作用（Zhou等，2015）。在番茄和棉花中，COR通过启动冷响应基因和代谢物来增强耐冷性（Liu等，2022；Li等，2024）。

盐胁迫

COR通过改善抗氧化活性、渗透压平衡和离子稳态来缓解盐胁迫。在棉花中，经处理的植株在NaCl胁迫下表现出更高的生物量和更低的氧化损伤（Xie et al.，2015）。

生长调节和作物结构

通过激活茉莉酸信号，COR 可以减少茎的过度伸长，并将资源重新分配给根系生长。这种“生长控制”效应有助于降低谷物倒伏风险，并在低剂量和适当时机施用时提高水分生产率 (Ren et al., 2013)。

字段验证

巴西对大豆和玉米等主要作物进行的田间试验已显示出令人鼓舞的结果。

大豆：与空白组和当地常规处理相比，仅使用冠菌素 (COR) 的大豆植株生长更健康，且显著增强了对干旱和高温胁迫的耐受性。冠菌素与其他市售产品的组合使大豆平均增产 4.1 袋/公顷（图 1）。在缺水灌溉条件下，与空白组和竞争对手相比，冠菌素处理组的冠层覆盖度和株高显著增加，证明了其在胁迫条件下增强大豆抗旱性的能力。

玉米：与对照组相比，冠菌素促进了玉米的发芽和幼苗生长约1个生长阶段，同时显著增强了玉米对非生物胁迫的耐受性，包括早期抗涝能力和中后期抗旱能力（图3）。

虽然结果可能因环境和管理而异，但一致的趋势是，用冠菌素处理过的作物能够更好地应对非生物胁迫，最终转化为更稳定的产量。

与现有工具的区别

传统的生物刺激素，例如海藻提取物或氨基酸，主要提供广泛的营养和/或代谢支持。化学植物生长调节剂虽然有效，但可能带来环境成本或作物安全隐患。

Coronatine 提供差异化的价值主张：
– 天然来源，精确活性——源自微生物代谢，但针对关键植物非生物胁迫信号。
– 机制清晰——具有详细记录的分子相互作用。
– 可持续性——减少对化学投入的依赖并支持低碳农业。

这使得冠状菌素处于独特的地位，可以补充而不是取代现有的生物刺激素和 PGR 解决方案。

市场相关性

在对更安全、更可持续投入品的需求推动下，全球生物制品市场持续以两位数的速度增长。在这一市场中，非生物胁迫管理正成为一项战略前沿。农民需要能够在不可预测的气候条件下保障产量稳定的工具。

冠状菌素直接满足了这一需求。通过帮助作物保持韧性，它不仅增加了农场层面的经济价值，也符合全球可持续发展目标。

展望与合作

冠状菌素的研究仍处于早期阶段，但其发展轨迹很清晰：它有可能成为植物生长调节和压力管理的新标准。

实现这一愿景需要持续的合作：
– 研究：扩大跨作物、跨地域和跨压力场景的试验。
– 监管框架：与当局合作，为新型植物解决方案建立清晰的途径。
– 行业合作伙伴关系：建立联盟以加速采用并确保农民能够获得经过验证的解决方案。

结论

冠状菌素不仅仅是一种新分子，它代表着韧性农业的新范式。通过利用功能性天然代谢物，我们可以让作物即使在逆境中也能茁壮成长。

随着农业适应气候变化，冠状菌素为种植者提供了一种有科学依据的可持续工具，以保障生产力并支持全球向绿色农业体系的转型。

参考

Baker CM, Chitrakar R, Obulareddy N 等。植物与病原菌在叶际的分子斗争[J]。巴西医学与生物研究杂志，2010, 43: 698-704。

Ceylan H A. 冠状素：一种提高植物耐旱能力的潜在植物毒素[J]． Eskişehir Teknik Üniversitesi Bilim 和 Teknoloji Dergisi-C Yaşam Bilimleri Ve Biyoteknoloji, 2023, 12(2): 85-93。

Greulichi F, Yoshihara T, Ichihara A. 冠状菌素是一种细菌植物毒素，在番茄细胞和马铃薯组织中起着茉莉酸型信号的立体特异性类似物的作用[J]。植物生理学杂志，1995，147（3-4）：359-366。

何荣, 苏华, 王晓, 等. 冠菌素直接结合水通道蛋白ZmPIP2;5并增强其活性促进玉米吸水[J]. 整合植物生物学杂志, 2023, 65(3): 703-720.

李建, 楼胜, 龚建, 等. 冠菌素处理提高棉花幼苗对低温胁迫的耐受性[J]. 植物生理生物化学, 2024, 213: 108832.

刘哲, 李哲, 吴珊, 等. 冠菌素通过诱导低温相关的表观遗传适应和转录重编程增强番茄植株的耐寒性[J]. 国际分子科学杂志, 2022, 23(17): 10049.

任哲, 刘艳, 李玲, 等. 利用调控网络分析揭示玉米节间伸长的转录机制[J]. 实验植物学杂志, 2023, 74(15): 4503-4519.

谢志霞, 段林生, 李志华, 等. 盐胁迫下冠菌素对棉花幼苗生长的影响及剂量依赖性分析[J]. 植物生长调控学报, 2015, 34(3): 651-664.

周艳, 刘艳, 彭晨, 等. 冠菌素通过维持高光合性能增强冬小麦抗旱性[J]. 植物生理学杂志, 2018, 228: 59-65.

周艳, 张梅, 李建, 等. 基于电泳和TOF-MS分析植物毒素冠菌素通过维持小麦光合性能提高小麦耐热性[J]. 科学报告, 2015, 5(1): 13870.