从“强制烹煮”到“主动断食”：中国农业大学团队破解黄单胞菌秘密取食方式，打造植物生存新策略 |光锥阅读纸
12月18日，《科学》杂志发表题为《植物病害控制的细菌营养策略》（Blocking Nutrition: A New Way to Prevent and Control Plant Bacterial Medicines）的研究论文，首次全面解释了黄单胞菌利用一种名为AvrBs2的效应蛋白从植物中窃取营养物质的新致病机制。基于这一发现，开发了一种“抗营养”策略，有望广泛应用于多种作物病害的防治。论文通讯作者为中国农业大学孙文文教授、杜克大学何胜阳教授、西南大学王善志研究员。病原体的秘密武器：迫使宿主为自己“外卖”。黄单胞菌是一种对农业生产构成重大威胁，可引起水稻白叶枯病、柑橘溃疡病、番茄细菌斑病等多种毁灭性病害。几十年来，科学家们已经知道一种名为AvrBs2的细菌蛋白是黄单胞菌发病的关键，但自1990年发现以来，其具体的生化功能和致病机制，三十多年来一直没有得到解释。田间细菌性条斑病图片｜来源：中国农业大学植物保护学院揭开保护之谜。研究小组发现，AvrBs2蛋白并不是传统理解的破坏性分子，而是一位巧妙的“厨师”。当细菌感染植物时，它会通过特定的分泌系统将AvrBs2蛋白“注射”到植物细胞中。在植物细胞内部，AvrBs2利用植物体内的尿苷二磷酸-α-D-半乳糖（细胞壁合成的原料）来催化合成一种全新的c复合。研究人员将其命名为黄原胶。可以说是植物原料的“外卖”。合成、运输和消化细菌的一站式方法。研究小组发现，与AvrBs2基因相邻的两个基因也发挥着关键作用。它是位于细菌外膜上的转运蛋白，负责黄原胶的摄取。细菌。 XanP是消化专家，它能将黄原胶多糖逐级水解，最终分解成可直接被细菌吸收利用的营养物质（半乳糖-1-磷酸）。至此，一条完整的“合成-摄取-利用”途径出现：AvrBs2（在植物细胞内合成食物）→黄原胶（释放到细胞间隙）→XanT（将食物带给细菌）→XanP（消化细菌内部的食物），建立了一种独特的外部营养物质，为其在植物发病过程中成功定植提供了路线。如何预防和控制的机制通过打破这个“食物链”来控制疾病？研究团队并没有停止对这一机制的阐述。基于对该机制的深入认识，他们创新性地提出了“反营养”的防治思路。通过让植物表达病原菌的消化酶（XanP），黄原胶在体内早期被分解，从而使病原体“挨饿”。他们将细菌 XanP 基因转移到水稻中。当病原体入侵并试图合成其黄原胶时，植物本身可以立即激活 XanP 并过早地降低这种“外卖”。研究团队提出的“抗黄单病”策略非常有效。含有活性XanP基因的水稻在感染黄单胞菌后，体内黄原胶积累量显着减少，病害症状明显减轻，表现出对该病的广谱抗性。用失去酶活性的突变 XanP 基因转化的水稻es没有这个效果。抗黄原胶策略显着增强水稻的抗病能力：表达活性XanP的转基因水稻受到病原菌攻击后，病害严重程度明显低于普通水稻，体内黄原胶积累较少，直观地证明了该方法的有效性。最重要的是，对该病害的抵抗力不会对水稻的生长和产量造成损害。转基因水稻的主要农艺性状和种子代谢特征与普通水稻没有显着差异。对抗多种细菌性疾病的绿色武器。这项研究不仅回答了长期以来关于病原菌发病机制的问题，更重要的是，它将基础科学发现转化为具有实际潜在应用的植物保护策略。各种黄单胞菌的“窃取”系统非常相似。因此，这种“抗黄原胶”策略可以开发并用于预防和治疗多种农作物病害，例如辣椒和西红柿的细菌性斑点病、木薯的青枯病、柑橘溃疡病和小麦的细菌性条斑病。为未来高效环保绿色农药的发展提供了新的理论框架和技术路径。编辑：果果 论文信息发布期刊《Science》 发布日期 2025年12月18日 论文标题 植物病害控制的细菌营养策略（DOI：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady8325）
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