从 Ophiorrhiza alatiflora 中发现了一种蒽醌衍生物，该衍生物具有双重功能：既能直接杀灭病毒，又能诱导宿主对烟草花叶病毒（TMV）的免疫反应

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Discovery of anthraquinone derivative from Ophiorrhiza alatiflora with dual-functions of direct virucidal activity and induce host immunity against TMV

　　

马家臣|赵龙|刘斌斌|张海燕|扎曼·汗·阿西夫|李雪|田向荣

中国西北农林科技大学林业学院干旱地区作物逆境生物学国家重点实验室，杨凌712100

摘要

烟草花叶病毒（TMV）对农业构成了持续的威胁。鉴于化学药剂的使用过度，从天然产物中开发抗病毒剂是一种有前景的可持续策略。属于茜草科（Rubiaceae）的Ophiorrhiza属植物含有生物碱和蒽醌等化学成分。然而，目前尚未报道Ophiorrhiza植物中的植物化学成分具有潜在的抗TMV效果。在本研究中，首次对Ophiorrhiza alatiflora进行了系统的植物化学研究，分离出了十种已知化合物（1?10）。在所有分离出的化合物中，蒽醌化合物8被确定为关键活性成分。在500 μg/mL浓度下，它表现出卓越的多模式抗TMV效果，在灭活（66.76%对53.50%）、保护（52.07%对51.01%）、治愈（62.54%对47.46%）和诱导抗性（57.33%对49.23%）方面均优于商业药剂宁南霉素。其作用机制包括双重模式：直接破坏TMV颗粒的完整性并下调TMV-CP基因（分子对接结果显示结合能为?6.2 kcal/mol），同时激活水杨酸（SA）途径以诱导植物系统性抗性，这通过上调防御酶和PR基因以及积累的SA和H₂O₂含量得到证实。这项工作阐明了O. alatiflora的抗TMV物质基础，为开发结合直接杀病毒活性和宿主免疫诱导的植物源抗病毒剂提供了证据。

引言

植物在其整个生长阶段不断受到包括病毒、细菌、真菌和昆虫害虫在内的多种生物病原体的威胁（Nawaz等人，2023年）。在这些病原体中，植物病毒对全球农业系统构成了重大挑战，导致农作物损失严重并危及粮食安全（Tatineni和Hein，2023年）。烟草花叶病毒（TMV）是一种正链单链RNA病毒，作为最早被鉴定的病毒之一，也是病毒学中最广泛研究的模型病毒之一（Shen等人，2012年；Zhang等人，2024年）。该病原体具有极强的环境持久性和传播效率，主要感染茄科（Solanaceae）植物，尤其是Nicotiana tabacum（Al-Askar等人，2025年）。TMV感染会导致产量下降和农产品质量下降，每年造成巨大经济损失（Jiang等人，2024年）。因此，全面研究TMV的致病机制和干预策略对于确保作物生产的安全至关重要。

作为Tobamovirus属的一员，TMV具有广泛的宿主特异性，能够感染经济上重要的作物，如烟草（Nicotiana tabacum）、黄瓜（Cucumis sativus）、番茄（Solanum lycopersicum）和辣椒（Capsicum annuum），以及通过机械传播方式感染观赏植物（Jung等人，2002年；Scholthof等人，2022年；Zheng等人，2024年）。作为最具毒性的植物病毒之一，TMV病毒颗粒在受污染的植物残余物、种子和农业设备中非常稳定（Aldave等人，2025年；Liu等人，2024年）。目前，TMV的控制基于三管齐下的方法：使用抗性品种、优化农艺措施以及应用化学药剂，其中最常用的药剂是宁南霉素和利巴韦林（An等人，2019年；Gu等人，2025年；Wang等人，2020a，2020b，2024年）。然而，合成化学农药的过度使用会导致不可逆的生态破坏，降低土壤质量，污染水资源，并影响作物产量，同时还会带来健康风险（Batt等人，2024年；Jayaraj等人，2016年；Sagiv等人，2022年）。因此，开发新型环保抗病毒剂以对抗TMV等植物病毒病原体对于实现可持续农业至关重要。

随着抗病毒化合物研究的进展，植物次生代谢物已成为开发TMV控制剂的重要来源（Lei等人，2025年；Yao等人，2025年）。植物来源的天然产物具有环境兼容性、可生物降解性、低抗性发展风险和非靶标生物安全性等显著优势（Ma等人，2025年；Yu等人，2025年；Zhang等人，2025a）。从Dendrobium findlayanum中分离出的两种生物碱Findelayine A和Dendrofindline B显示出作为TMV治疗候选化合物的潜力（Song等人，2025年）。Rutaecarpine衍生物的抗TMV活性优于商业药剂宁南霉素（Chen等人，2025年；Li等人，2024a）。在我们之前的研究中，从Clematis lasiandra和Hyoscyamus niger中相继鉴定出了具有生物活性的抗病毒剂。从C. lasiandra中获得的黄酮衍生物isovitexin 6′′-O-E-p-coumarate通过靶向TMV衣壳蛋白（TMV-CP）和破坏病毒颗粒形态发挥抗病毒作用（Li等人，2021年）。此外，H. niger中的nigeroate通过诱导过氧化氢积累和激活SA介导的防御途径发挥植物免疫诱导作用（Hu等人，2022年）。研究表明，发现用于控制TMV的天然产物具有重要的开发潜力，同时也迫切需要这样的化合物。

Ophiorrhiza属（茜草科）植物主要分布在亚洲南部、澳大利亚、新几内亚和太平洋岛屿的湿润森林生境中。在多种Ophiorrhiza物种中，已鉴定出生物碱、黄酮和三萜类化合物作为特征性次生代谢物（Kitajima，2022年；Taher等人，2020年）。值得注意的是，从该属中分离出的几种植物化学物质具有多种生物活性，包括抗炎、抗癌、抗病毒和抗菌特性。从Ophiorrhiza puffii中分离出的三萜类化合物表现出显著的抗氧化活性（Bu等人，2024年）。从Ophiorrhiza japonica中分离出的生物碱ophiorglucidines A-E对黄嘌呤氧化酶具有强烈的抑制作用（Shi等人，2024年）。从Ophiorrhiza物种中分离出的Camptothecin因其拓扑异构酶I抑制作用和抗疱疹病毒效果而在先前研究中得到了广泛研究（Chen等人，2024a；Kumari等人，2025年；Zhang等人，2025b）。尽管取得了这些药理学进展，Ophiorrhiza分离物的农业应用潜力仍待探索，尤其是在植物病毒病害管理方面。

在本研究中，我们调查了Ophiorrhiza alatiflora的化学组成和抗TMV活性。分离并鉴定了十种已知化合物，并评估了它们对TMV的治疗、保护和灭活效果。在这些化合物中，化合物8能够抑制TMV-CP的表达，从而破坏病毒颗粒的完整性，通过SA信号通路调节和过氧化氢稳态诱导防御相关酶的活性并调节抗性基因的表达模式。这些发现为开发来自O. alatiflora的植物源抗病毒剂奠定了重要的科学基础，特别强调了化合物8作为具有直接杀病毒效果和植物免疫调节能力的新型抗病毒剂的潜力。

章节片段

概述

试剂均来自商业渠道，按原样使用。核磁共振（NMR）使用AVANCE 400 MHz光谱仪（Bruker，德国）进行记录。柱层析（CC）分别使用硅胶H（青岛海洋，中国）、C-18硅胶（Merck，德国）和Sephadex LH-20（GE，瑞典）进行。样品的半制备分离采用高效液相色谱系统（HPLC），即QuikSep LC-10系统

化合物1–10的结构鉴定

分离出的化合物1–10被鉴定为：barbinervic酸（1）（Shimada等人，2024年）；3-epi-pomolic酸（2）（Fraga等人，2006年）；丁香醛（3）（Panyo等人，2016年）；邻苯二甲酸二丁酯（4）（Luo等人，2025年）；香草醇（5）（Sribuhom等人，2015年）；东莨菪碱（6）（Ajiboye等人，2025年）；lyaloside（7）（Berger等人，2015年）；damnacanthol-11-甲醚（8）（Li等人，2006年）；lupan-20-ol-3(β)-yl hexadecanoate（9）（Rajan等人，2016年）；β-谷甾醇乙酸酯（10）（Abdel Bar，2015年）

讨论

植物病毒是多种农业系统中的主要威胁，其特征是基因组多样性、快速进化、多种传播途径和持续的致病性（Fingu-Mabola和Francis，2021年；Heinlein，2015年；Rybicki，2015年）。这些特点给传统农药的控制带来了重大挑战。因此，通过从天然产物中开发农药来推进生物控制是一种有前景且合理的方法。Ophiorrhiza属植物...

结论

总结来说，本研究首次对O. alatiflora进行了系统的植物化学研究，分离并鉴定出十种已知化合物。蒽醌化合物8被确定为该植物显著抗TMV活性的主要活性成分。在所有测试中，化合物8在灭活、保护、治愈等方面均表现出优于宁南霉素的商业药剂的效果

CRediT作者贡献声明

马家臣：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，监督，软件使用，资源获取，数据分析，概念化。赵龙：撰写——初稿，可视化，验证，监督，方法学设计，研究实施，数据分析，概念化。刘斌斌：撰写——审阅与编辑，验证，项目管理，资金获取，数据分析，概念化。张海燕：

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（32270423和31870331）以及中国陕西省重点研发项目（2025CY-JJQ-155）的资助。