Science重磅！西南大学解锁水稻病害防控新方案！

▲论文发表页面截图

2025年12月19日，学校植物保护学院王善之研究员在《科学》（Science）发表了题为《阻断营养：植物细菌病害防控新途径》“A bacterial nutrition strategy for plant disease control”的研究论文。该研究解析了植物病原细菌从寄主组织获取专用型营养物质的新方式。

水稻细菌性条斑病，是一种由稻生黄单胞菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，简称Xoc）引起的常见且棘手的水稻病害。病原细菌Xoc侵染水稻叶片后，会形成典型的黄褐色坏死条斑，严重影响植株生长，在我国南方稻区常导致产量损失。因水稻品种普遍缺乏抗性且传播迅速，防治难度大，该病害长期被列为我国农业检疫性病害。在生产中，通常依靠铜制剂等化学农药进行防控，但近年抗药性菌株的出现，使防控形势日益严峻。与此同时，科学家对其致病机制了解匮乏，仍未克隆出有效的抗病基因，限制了抗病品种的培育。多重因素叠加，导致该病严重威胁着我国水稻的安全生产。

▲细菌性条斑病田间发病照片

科学家发现，该病菌在侵染水稻时，其核心致病手段是向植物细胞内分泌一类名为“效应蛋白”的毒性蛋白，以帮助细菌生存繁殖。效应蛋白AvrBs2便是其中一员。早在30多年前，它就被确认为黄单胞菌致病的关键效应蛋白之一，然而其具体的作用机制长期未明。

最近，王善之研究员团队有了重要发现。研究发现，AvrBs2其实是一种特殊的“营养合成酶”，它被病原菌Xoc释放到寄主细胞内，合成出一种环状的糖类物质，研究人员把它命名为“黄单胞糖”。 随后，研究人员发现黄单胞糖在被释放到寄主细胞外面后，能被寄生在水稻叶肉细胞间隙的病原菌Xoc吸收利用。其中Xoc细胞外膜上的一个运输蛋白（XanT）把黄单胞糖吸收到细菌细胞内，接着细菌胞内的“分解酶”（XanP）把它水解成能被细菌利用的营养物质（D-半乳糖-1-磷酸），从而帮助细菌生长繁殖。这一发现揭示了致病菌Xoc在水稻体内建立的一条“合成—转运—利用”营养通道，通过持续掠夺宿主养分来维持自身生长的机制。

▲ AvrBs2致病机制和“抗黄单胞糖”抗病育种策略

研究人员发现，如果在水稻体内表达分解酶XanP，就能降解AvrBs2合成的黄单胞糖，从而切断病菌的这条营养获取途径，增强水稻对该病的抗性。基于这个原理，研究团队提出了“抗黄单胞糖”育种的新思路，这为防治水稻细菌性条斑病以及其他黄单胞菌引起的作物细菌病害提供了全新方向。

王善之研究员是本文的唯一第一作者，并与吉林农业大学孙文献教授、杜克大学Sheng Yang He院士共同担任通讯作者。学校植物保护学院硕士研究生吴文艺、胡徐和李炫也参与了相关研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、西南大学人才引进专项等项目资助。

王善之研究员为学校植物保护学院于2022年引进的含弘研究员，本项成果的发表是学校近年来持续推进人才队伍建设所取得的又一重要进展。

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来源：西南大学植物保护学院

文字：王善之

排版：郑惠霞

校对：罗欣

审校：张珏茹 周蓉慧

责编：黄维

审核：韩笑