12月19日，學(xué)校植物保護(hù)學(xué)院王善之研究員在《科學(xué)》（Science）發(fā)表了題為《阻斷營(yíng)養(yǎng)：植物細(xì)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(xì)菌從寄主組織獲取專(zhuān)用型營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的新方式。

由稻生黃單胞菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，簡(jiǎn)稱(chēng)Xoc）引起的細(xì)菌性條斑病，是嚴(yán)重威脅水稻生產(chǎn)的重要病害之一，在我國(guó)南方稻區(qū)時(shí)有發(fā)生。由于栽培水稻普遍缺乏對(duì)該病的抗性，加之病情蔓延迅速，使得防治難度較大，該病害常年被列為我國(guó)重點(diǎn)檢疫性作物病害。近年來(lái)，隨著田間抗藥菌株的出現(xiàn)，細(xì)菌性條斑病的發(fā)生呈加重趨勢(shì)。目前，相關(guān)抗病基因的克隆缺乏，對(duì)該病害發(fā)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)也尚不充分。

Xoc主要依賴(lài)分泌三型效應(yīng)蛋白作為致病手段。早在30多年前，科學(xué)家就已發(fā)現(xiàn)效應(yīng)蛋白AvrBs2在黃單胞屬植物病原菌中高度保守，且是包括Xoc在內(nèi)的多種黃單胞菌的關(guān)鍵致病因子，然而其具體的毒性機(jī)制長(zhǎng)期未明。

王善之及其合作團(tuán)隊(duì)最新研究發(fā)現(xiàn)，AvrBs2實(shí)際上是一種未被鑒定的磷酸糖酯合成酶。該蛋白在被分泌至植物細(xì)胞后，可合成一種環(huán)狀半乳糖磷酸二酯類(lèi)化合物——研究團(tuán)隊(duì)將其命名為“黃單胞糖”。黃單胞糖隨后借助植物細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，被輸送至水稻葉片組織的質(zhì)外體空間。進(jìn)一步研究揭示，黃單胞糖作為一種細(xì)菌專(zhuān)用營(yíng)養(yǎng)，可被Xoc的細(xì)胞外膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白XanT吸收，繼而在細(xì)菌內(nèi)被特異性磷酸二酯酶XanP水解為D-半乳糖-1-磷酸，最終被Xoc代謝利用，為其生長(zhǎng)提供能量。

該研究系統(tǒng)解析了Xoc通過(guò)“AvrBs2–XanT–XanP”途徑，在寄主體內(nèi)構(gòu)建的一條“合成-轉(zhuǎn)運(yùn)-降解”一體化的糖類(lèi)營(yíng)養(yǎng)高效攝取通道。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在水稻中表達(dá)水解酶XanP可有效阻斷黃單胞糖的攝取途徑，從而提升水稻對(duì)細(xì)菌性條斑病的抗性?；诖耍芯繄F(tuán)隊(duì)提出了“抗黃單胞糖”育種新策略，為作物黃單胞菌病害的防控開(kāi)辟了新方向。這一策略有望廣泛應(yīng)用于多種作物黃單胞菌病害的抗性育種中。

王善之研究員是本文的唯一第一作者，并與吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)孫文獻(xiàn)教授、杜克大學(xué)Sheng Yang He院士共同擔(dān)任通訊作者。學(xué)校植物保護(hù)學(xué)院碩士研究生吳文藝、胡徐和李炫也參與了相關(guān)研究工作。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、西南大學(xué)人才引進(jìn)專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目資助。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady8325