Science重磅！西南大學解鎖水稻病害防控新方案！

▲論文發表頁面截圖

2025年12月19日，學校植物保護學院王善之研究員在《科學》（Science）發表了題為《阻斷營養：植物細菌病害防控新途徑》“A bacterial nutrition strategy for plant disease control”的研究論文。該研究解析了植物病原細菌從寄主組織獲取專用型營養物質的新方式。

水稻細菌性條斑病，是一種由稻生黃單胞菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，簡稱Xoc）引起的常見且棘手的水稻病害。病原細菌Xoc侵染水稻葉片后，會形成典型的黃褐色壞死條斑，嚴重影響植株生長，在我國南方稻區常導致產量損失。因水稻品種普遍缺乏抗性且傳播迅速，防治難度大，該病害長期被列為我國農業檢疫性病害。在生產中，通常依靠銅制劑等化學農藥進行防控，但近年抗藥性菌株的出現，使防控形勢日益嚴峻。與此同時，科學家對其致病機制了解匱乏，仍未克隆出有效的抗病基因，限制了抗病品種的培育。多重因素疊加，導致該病嚴重威脅著我國水稻的安全生產。

▲細菌性條斑病田間發病照片

科學家發現，該病菌在侵染水稻時，其核心致病手段是向植物細胞內分泌一類名為“效應蛋白”的毒性蛋白，以幫助細菌生存繁殖。效應蛋白AvrBs2便是其中一員。早在30多年前，它就被確認為黃單胞菌致病的關鍵效應蛋白之一，然而其具體的作用機制長期未明。

最近，王善之研究員團隊有了重要發現。研究發現，AvrBs2其實是一種特殊的“營養合成酶”，它被病原菌Xoc釋放到寄主細胞內，合成出一種環狀的糖類物質，研究人員把它命名為“黃單胞糖”。 隨后，研究人員發現黃單胞糖在被釋放到寄主細胞外面后，能被寄生在水稻葉肉細胞間隙的病原菌Xoc吸收利用。其中Xoc細胞外膜上的一個運輸蛋白（XanT）把黃單胞糖吸收到細菌細胞內，接著細菌胞內的“分解酶”（XanP）把它水解成能被細菌利用的營養物質（D-半乳糖-1-磷酸），從而幫助細菌生長繁殖。這一發現揭示了致病菌Xoc在水稻體內建立的一條“合成—轉運—利用”營養通道，通過持續掠奪宿主養分來維持自身生長的機制。

▲ AvrBs2致病機制和“抗黃單胞糖”抗病育種策略

研究人員發現，如果在水稻體內表達分解酶XanP，就能降解AvrBs2合成的黃單胞糖，從而切斷病菌的這條營養獲取途徑，增強水稻對該病的抗性。基于這個原理，研究團隊提出了“抗黃單胞糖”育種的新思路，這為防治水稻細菌性條斑病以及其他黃單胞菌引起的作物細菌病害提供了全新方向。

王善之研究員是本文的唯一第一作者，并與吉林農業大學孫文獻教授、杜克大學Sheng Yang He院士共同擔任通訊作者。學校植物保護學院碩士研究生吳文藝、胡徐和李炫也參與了相關研究工作。該研究得到了國家自然科學基金、西南大學人才引進專項等項目資助。

王善之研究員為學校植物保護學院于2022年引進的含弘研究員，本項成果的發表是學校近年來持續推進人才隊伍建設所取得的又一重要進展。

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來源：西南大學植物保護學院

文字：王善之

排版：鄭惠霞

校對：羅欣

審校：張玨茹 周蓉慧

責編：黃維

審核：韓笑