记者从西南大学获悉,该校植物保护学院王善之研究员与合作团队在水稻细菌病害防控领域取得重要突破。
研究团队成功解析了植物病原细菌从寄主植物获取专用营养物质的全新机制,为防治严重威胁水稻生产的细菌性条斑病开辟了新途径。
相关研究成果近日在国际权威学术期刊《科学》发表。
细菌性条斑病是由稻生黄单胞菌引发的重要水稻病害,因其传播迅速、危害严重,长期被列为国家重点检疫性作物病害。
当前我国推广种植的水稻品种普遍对该病缺乏有效抗性,一旦发病往往迅速蔓延,给粮食生产造成重大损失。
多年来,种植者主要依靠铜制剂等化学药剂进行防治,但随着抗药性菌株不断出现,传统防控手段面临失效风险。
更为棘手的是,由于科研界对该病原菌的致病机理认识不足,至今尚未克隆出有效的抗病基因,严重制约了抗病品种的选育进程。
此次研究聚焦于稻生黄单胞菌侵染水稻的核心致病手段。
已有研究证实,该病原菌在入侵过程中会向植物细胞分泌一类被称为效应蛋白的毒性物质,以此实现在寄主体内的存活与繁殖。
其中一种名为AvrBs2的效应蛋白早在三十多年前就被确认为关键致病因子,但其作用方式一直是未解之谜。
王善之团队通过系统研究发现,AvrBs2实质上是一种特殊的营养合成酶。
当病原菌将其释放到水稻细胞内后,该酶能够催化合成一种环状糖类化合物,研究人员将这种新发现的物质命名为黄单胞糖。
进一步研究表明,病原菌细胞外膜上存在一个转运蛋白XanT,专门负责将黄单胞糖摄取到菌体内部。
随后,菌体内的分解酶XanP会将其水解为可直接利用的营养成分,为细菌生长繁殖提供能量支持。
这一发现首次完整揭示了稻生黄单胞菌在水稻体内建立的合成、转运、利用三位一体的营养掠夺系统。
通过这条特殊通道,病原菌得以持续从寄主植物获取养分,维持自身种群扩张,最终导致病害暴发。
这一致病机制的阐明,为理解植物与病原菌互作提供了全新视角。
基于上述发现,研究团队开展了防控技术验证试验。
他们通过基因工程手段,在水稻体内表达分解酶基因xanP,成功实现了对黄单胞糖的主动降解,从而切断了病原菌的营养供应链。
试验结果显示,这种干预方式显著提升了水稻对细菌性条斑病的抗性水平。
在此基础上,研究团队提出了抗黄单胞糖的育种新策略。
这一策略不同于传统的抗病基因筛选路径,而是通过阻断病原菌营养获取通道来实现抗病目标,具有作用机制明确、技术路线清晰的优势。
该策略不仅适用于水稻细菌性条斑病防治,对其他由黄单胞菌引起的作物病害防控同样具有借鉴意义。
从“识别致病因子”走向“看清夺养通道”，此次进展提示细菌性病害防控正从经验性压制转向机制导向的精准干预。
把病原菌赖以生存的关键营养链条纳入育种与防控设计，不仅有助于提升水稻条斑病治理的科学性与可持续性，也为我国主要粮食作物病害绿色防控提供了可借鉴的思路：以更少的外部投入，换取更稳的生产安全与更强的抗风险能力。