一、多肽与小肽的定义及分类

1.多肽与小肽的定义

多肽和小肽作为蛋白质代谢的中间产物，是由不同数量的氨基酸通过肽键连接而形成的化合物。多肽（Polypeptide）：由10-50个氨基酸通过肽键连接而成的线性链状化合物。多肽分子量在1000-5000 Da之间，是蛋白质的基本结构单元，可进一步折叠形成具有特定空间结构和生物活性的蛋白质。小肽（Oligopeptide）：通常指由2-10个氨基酸组成的短肽链，也被称为寡肽。小肽分子量在50-1000 Da之间，结构简单，无需消化即可被人体直接吸收，具有多种生理活性，如抗氧化、免疫调节等。

    2.多肽与小肽的分类

根据来源和制备方法的不同，农业领域中应用的多肽与小肽主要可分为三大类别：

（1）化学多肽：这类多肽主要通过化学合成法制备，具有明确的氨基酸序列和结构。化学多肽的优势在于其高纯度和明确的作用机制，使其成为作物保护产品研发的重要方向。

（2）酶解多肽：酶解多肽是通过生物酶水解技术从天然蛋白质中提取得到的多肽片段。这类多肽产品通常来源于动植物蛋白，如大豆、玉米或酵母等。在农业领域，酶解多肽已被广泛应用于多种产品中，包括促进作物生长的海参肽、大豆多肽、玉米多肽，以及增强作物抗逆能力的抗氧化肽、降胆固醇肽等。 张福锁院士在新疆生产建设兵团调研的小分子肽氨基酸水溶肥就是典型的酶解多肽产品，在棉花和红枣种植中表现出显著效果，能促进作物对养分的吸收，增强光合作用，提高肥料利用率。

（3）物理多肽：物理多肽是利用物理方法（如超临界、高压、超声、电磁场、蒸汽弹射式剪切等）激活或改变天然蛋白质结构而得到的活性肽片段。这类多肽制备方法环保、无化学残留，但其结构和活性往往受到物理参数的影响较大。物理多肽在农业中的应用相对较新，但已显示出在促进种子萌发、增强光合效率、植物细胞修复、生物刺激等方面的潜力。

从功能角度划分，农业用多肽还可细分为抗氧化肽、降胆固醇肽、类鸦片活性肽、高F值寡肽、食品强味肽等。这些功能各异的多肽通过与植物体内的特定受体结合，参与调控植物的生长发育、应激防御和代谢过程，为现代农业可持续发展提供了新的技术途径。

二、多肽/小肽在农业中的应用与挑战

随着农业绿色发展和化肥农药减量增效理念的深入推进，多肽与小肽类产品因其环境友好、生物相容性好和不易产生耐药性等特点，在农业生产中展现出广阔的应用前景。目前，这类产品已在促进作物生长、增强抗逆能力、防治病虫害等方面取得显著成效。

1.多肽小肽类产品的应用现状

在作物增产提质方面，小分子肽通过调节植物生理代谢和增强养分吸收能力发挥着重要作用。2025年在中国农业科学院植物保护研究所新乡综合实验基地进行的测产观摩会上，使用黑能量小分子肽处理的小麦实现了16.35% 的增产率，处理区亩产达1546.48斤，相比对照组1329.18斤，单产提升217.3斤。这一效果得益于小分子肽能够激活植物体内的生长调节系统，增强光合作用效率，促进干物质积累。张福锁院士在新疆四十六团的调研也证实，施用小分子肽氨基酸水溶肥的棉花植株生长健壮，叶片浓绿厚实，棉铃饱满；红枣树势旺盛，果实大小均匀，色泽鲜艳，病虫害发生率明显降低。

在植物抗逆减灾领域，小信号肽（SSPs）作为短蛋白质（少于100个氨基酸），在植物应对环境胁迫过程中扮演着关键角色。研究表明，这些小信号肽通过与其特异性受体结合，激活植物的免疫防御系统，增强对生物胁迫（病原菌、害虫）和非生物胁迫（干旱、盐碱、低温、重金属）的抵抗能力。例如，索尔克生物研究所的植物生物学家发现，一种名为CLE16的小肽能够促进植物与有益土壤真菌之间的共生关系，使真菌向植物提供更多矿物养分，从而作为一种更自然且可持续的方式促进作物生长，减少对人工肥料的依赖。 这种肽类-受体信号模块通过调控转录组、翻译组和表观遗传修饰， orchestrating植物的发育和适应性响应。

在作物保护方面，多肽类生物农药正成为化学农药的重要替代品。根据2024年《Journal of Peptide Science》上的综述，抗菌肽和杀虫肽因其低抗性风险和可生物降解的特性，被视为环境友好的作物保护工具。像Micropep公司开发的MPD-01生物杀菌剂，就是基于微肽技术，通过破坏真菌细胞膜或阻断关键蛋白质功能来抑制病原菌。 此外，蜘蛛venom来源的杀虫肽也显示出对农业害虫的高效特异性控制能力，而不对非靶标生物造成危害。

2. 推广中存在的主要问题

尽管多肽与小肽在农业应用中展现出巨大潜力，但在规模化推广过程中仍面临诸多挑战：

（1）生产成本高企：尤其是化学合成多肽，其合成和纯化成本较高，导致产品价格昂贵，难以在大田作物上大规模应用。例如，虽然纳米生物肥料显示出协同提升养分利用效率的多重优势，但生产成本高仍是当前推广的主要障碍之一。

（2）效果稳定性不足：多肽类产品的田间效果常受环境因素（如温度、pH值、降雨）和土壤微生物活动的影响，导致效果不稳定。 特别是在复杂多变的田间条件下，多肽的稳定性和持久性难以保证，不同地区、不同年份的应用效果差异较大。

（3）技术认知局限：目前科学界对多肽与植物相互作用的具体机制尚未完全阐明。例如，小信号肽在植物抗逆信号通路中的精确作用机制、肽-受体互作的特异性基础等仍需深入研究。这种基础理论的不足直接限制了多肽产品的精准设计和应用效率提升。

（4）监管政策缺位：多肽类农业投入品的监管框架和标准体系尚未完善，缺乏专门的产品分类、安全评价标准和注册登记通道。 正如Micropep公司首席技术官Mikael Courbot所指出的：“鉴于生物制品的监管框架仍在不断发展，数据驱动的流程至关重要”，但目前统一规范的监管体系仍在建设中。

       （5）农民接受度不高：由于多肽类产品是相对新颖的农业投入品，许多农民对其作用机制和使用技术缺乏了解，加之成本较高，导致推广速度受限。传统的化肥农药已形成固定的使用习惯和市场渠道，改变这一现状需要时间和大量的技术培训。

三、多肽与小肽的发展趋势与前景

        随着生物技术和人工智能的迅猛发展，多肽与小肽在农业领域的应用正朝着更精准、更高效和更智能的方向演进。基于当前的研究进展和技术积累，可以预见多肽与小肽在农业中的未来发展将呈现以下几大趋势：

1. 精准农业与智能设计

人工智能与大数据技术的结合正革命性地改变多肽产品的研发策略。通过AI驱动平台，如Micropep Technologies公司的Krisalix系统，研究人员能够虚拟筛选数百万个候选肽序列，根据结合动力学、功效和稳定性对最有前景的候选物进行排序，大幅缩短研发周期。 这种智能设计方法不仅考虑多肽的生物活性，还同步预测其可生产性和环境稳定性，实现从实验室到田间应用的无缝衔接。随着蛋白质结构预测精度提升和生成式AI算法的进步，多肽设计正从传统的“试错式”向精准靶向设计转变，能够针对特定作物病原菌或逆境胁迫，定制高效解决方案。

未来，基于AI的多肽设计平台将更加注重多靶点协同作用，设计可同时应对多种胁迫的“多功能肽”或“复合肽”。例如，一个多肽分子可能既具备抗菌活性，又能诱导作物抗逆响应，还可促进养分吸收，实现“一肽多用”的综合效果。此外，随着对植物受体-肽互作机制理解的深入，个性化定制针对特定作物品种、特定生长环境的“复合肽”类调节剂将成为可能，真正实现精准农业的愿景。

2.绿色投入品与可持续发展

在全球推进农业绿色发展和可持续发展的大背景下，多肽类农业投入品因其生物可降解、环境兼容性好和靶向性强等特点，正成为化学农药和化肥的重要替代品。研究表明，小信号肽如CLE16能够促进植物与土壤真菌的共生关系，增强植物对矿质养分的吸收，减少对人工肥料的依赖。 这种基于植物自身信号分子的策略，为开发更加自然和可持续的农业生产方式提供了新途径。

随着合成生物学技术的进步，通过工程微生物大规模发酵生产高附加值农业用多肽已成为现实，这显著降低了生产成本，使大田作物应用成为可能。例如，通过改造芽孢杆菌或酵母菌，使其高效表达具有农业价值的功能肽，如抗菌肽、促生长肽等，这些微生物本身即可作为生物肥料或生物农药使用，在植物根际或叶面定殖并持续产生功能肽，实现长效作用。

未来，多肽类绿色投入品将更加注重生态安全性和系统效益，不仅关注其对靶标作物的直接影响，还会评估其对土壤微生物群落、生态环境和食物链的长期效应。多肽产品将与有机农业、再生农业等可持续农作模式深度融合，为构建气候智慧型农业提供关键技术支撑。

3. 技术融合与系统解决方案

多肽技术与纳米材料、信息技术等前沿领域的交叉融合，将催生新一代智能农业投入品。例如，将多肽与纳米载体结合，可构建刺激响应型控释系统，在特定环境信号（如病原菌分泌物、植物应激信号或特定pH值）触发下精准释放活性成分，提高利用效率并减少损失。 这种“智能肽”系统能够根据作物实际需求调节释放速率，实现“按需供给”。

另一种趋势是将多肽产品纳入综合养分与病虫害管理系统，与传统农业投入品协同使用。

中国科学院南京土壤所联合清华苏州环境创新研究院在江西省景德镇心连心示范田做了多组晚稻大田试验。研究表明：①小分子肽能够增强作物对养分的吸收和利用效率，对水稻亩穗数的影响不显著，主要影响穗粒数和千粒重。与化肥配合使用可在减少化肥用量的同时维持作物产量；②不同来源蛋白肽叶面肥对水稻增产效果不同，每亩施用200克羊皮复合肽有机水溶肥水稻增产1.12-10.36%，稻米蛋白质含量提高16-20.8%。

多肽类生物农药与低剂量化学农药混用，往往表现出协同增效作用，显著降低化学农药残留风险。

未来多肽技术在农业中的应用将更加系统化和整体化，不再局限于单一功能或单一作物，而是围绕农业生态系统健康、作物全生命周期管理和粮食供应链韧性，提供综合解决方案。特别是在应对气候变化带来的不确定性方面，多肽类产品可通过增强作物对干旱、高温、盐碱等逆境的抵抗能力，提升农业系统的气候韧性，保障全球粮食安全。

四、结束语

多肽与小肽作为连接氨基酸与蛋白质的功能性生物分子，在农业领域展现出巨大的应用潜力和发展前景。蛋白质蒸汽物理剪切法（又称瞬时弹射式大分子降解技术）所生产的多肽和小肽，因成本低、生产周期短、环境友好，将主导未来的规模化生产。

展望未来，多肽与小肽在农业领域的发展将呈现三大趋势：一是AI技术赋能精准设计与高效研发，实现多肽产品的定制化和多功能化；二是绿色投入品与可持续发展深度融合，为化学农药和化肥减量替代提供解决方案；三是技术交叉融合与系统化方案构建，通过多肽与纳米材料、信息技术等结合，打造新一代智能农业投入品。随着科研深入和技术进步，多肽与小肽技术有望在保障全球粮食安全、推进农业绿色转型和构建可持续农业系统中发挥更为重要的作用。

中国农业生产资料协会有机肥分会  沈建华

清华苏州环境创新研究院ICSE团队  于政道、韩志远、孙棣棣