Science重大突破！西南大学研发水稻病害防控全新策略

2025年第190期 总第2340期

▲论文发表页面截图

2025年12月19日，西南大学植物保护学院王善之研究员团队在国际顶级期刊《科学》（Science）上发表了题为《阻断营养供给：植物细菌病害防控的新路径》（"A bacterial nutrition strategy for plant disease control"）的研究论文。这项研究首次揭示了植物病原细菌从寄主组织获取特异性营养物质的全新机制，为水稻病害防控开辟了新方向。

水稻细菌性条斑病是由稻生黄单胞菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，简称Xoc）引发的水稻病害，在我国南方稻区高发。该病害会导致水稻叶片出现黄褐色坏死条斑，严重影响植株光合作用和生长发育，造成显著产量损失。由于水稻品种普遍缺乏天然抗性、病害传播速度快，且化学农药防控面临抗药性菌株增多的问题，该病已成为威胁我国水稻安全生产的重要因素。此前，科研人员对其致病机制的了解有限，也未成功克隆出有效的抗病基因，这极大限制了抗病品种的培育进程。

▲细菌性条斑病田间发病照片

研究表明，Xoc在侵染水稻时，会向植物细胞内分泌一类名为“效应蛋白”的毒性蛋白，以促进自身在寄主体内的生存与繁殖。其中，效应蛋白AvrBs2早在30多年前就被认定为黄单胞菌致病的关键效应蛋白之一，但长期以来，其具体作用机制一直是未解之谜。

王善之研究员团队的最新研究破解了这一难题。他们发现，AvrBs2并非传统意义上的毒性蛋白，而是一种特殊的“营养合成酶”。当Xoc侵染水稻时，会将AvrBs2释放到寄主细胞内，该酶能催化合成一种环状糖类物质，研究人员将其命名为“黄单胞糖”。随后，黄单胞糖会被释放到寄主细胞外，而位于水稻叶肉细胞间隙的Xoc则能通过其细胞外膜上的运输蛋白XanT，将黄单胞糖吸收到细菌细胞内。进入细菌细胞后，胞内的分解酶XanP会将黄单胞糖水解为D-半乳糖-1-磷酸——这是一种可直接被细菌利用的营养物质，从而为细菌的生长繁殖提供能量支持。这一发现清晰揭示了Xoc在水稻体内构建的“合成—转运—利用”营养获取通道，即通过在寄主体内合成专属营养物质并循环利用，实现对宿主养分的持续掠夺，进而维持自身生长的致病机制。

▲ AvrBs2致病机制和“抗黄单胞糖”抗病育种策略

基于这一机制，研究团队提出了全新的防控思路：如果在水稻体内表达分解酶XanP，就能在黄单胞糖被Xoc吸收前将其降解，从而切断病菌的营养供给通道，有效抑制病菌生长，增强水稻对细菌性条斑病的抗性。这种“抗黄单胞糖”的育种策略不仅为水稻细菌性条斑病的防控提供了新方法，还为其他由黄单胞菌引起的作物细菌病害的防治提供了重要参考。

在这项研究中，王善之研究员是唯一第一作者，并与吉林农业大学孙文献教授、美国杜克大学Sheng Yang He院士共同担任通讯作者。西南大学植物保护学院的硕士研究生吴文艺、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的资助。值得一提的是，王善之研究员是西南大学植物保护学院2022年引进的含弘研究员，此项成果的发表，是学校近年来加强人才队伍建设、推动高水平科研创新取得的重要成果之一。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady8325

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原标题：《Science重磅！西南大学解锁水稻病害防控新方案！》

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