近日，安徽农业大学植物保护学院杀菌剂生物学实验室陈雨教授团队完成的题为“Establishment of a system for screening and identification of novel bactericide targets in the plant pathogenic bacterium Xanthomonas oryzae pv. oryzae using Tn-seq and SPR”研究论文在中科院1区期刊Journal of Integrative Agriculture上正式发表。该研究首次在水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae，Xoo）中构建了较为饱和的转座子库，揭示了Xoo生长所必需的491个基因，并提出了通过转座子测序（Transposon sequencing，Tn-seq）、表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）与高效液相色谱-质谱（High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，HPLC-MS）相结合寻找黄单胞菌中潜在的药剂靶点的方法，并以此方法揭示了杀细菌剂辛菌胺可能的作用靶标。
黄单胞菌（Xanthomonas）是一种重要的植物病原细菌，可侵染包括水稻、番茄和豆类等400多种植物或农作物，引起严重的植物病害，给农业生产造成巨大的经济损失。目前化学防治依然是该类病害最经济有效的防治措施，然而市场上防治细菌性病害的药剂较少，且多有相关抗药性的报道，因此实际田间生产中，该类病害的防治仍然面临着缺乏高效杀菌剂这一严峻的问题。因此深入了解黄单胞菌的基因组特征、鉴定新型药剂的作用靶点，从而更加科学的选择、使用以及开发杀菌剂是目前工作的重中之重。
在本论文中以引起水稻白叶枯病的病原菌——稻黄单胞菌稻致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）为代表，利用mariner C9转座子成功构建了包含大约20万个插入突变体的Xoo转座子文库。通过转座子测序技术揭示了491个Xoo生长过程中的必需基因。其中25个基因仅为黄单胞菌属类群生长所必需，3个基因是黄单胞菌属所特有。这些发现为开发广谱型、黄单胞菌特异型、环境友好型的杀菌剂提供了潜在的靶点。此外，在本研究中，利用表面等离子体共振和高效液相色谱-质谱相结合的方法，成功鉴定到一种对水稻黄单胞菌具有良好抑制效果的新型杀菌剂辛菌胺在Xoo中可能的作用靶点，并且Tn-seq联合分析表明辛菌胺的作用靶点为Xoo的必需基因。这些靶点的发现为今后开发针对黄单胞菌属细菌的杀菌剂提供了重要线索。本研究中所构建的转座子插入文库也可为研究Xoo在寄主植物中的生存策略以及识别与Xoo适应度相关的未知基因等方面提供重要的参考依据。综上所述，这项研究不仅深化了我们对黄单胞菌的认识，还为由黄单胞菌引发的病害的防治提供了新的视角，也促进了黄单胞菌中新的杀菌剂靶标的鉴定和挖掘，从而为新型杀菌剂的研发奠定了基础。
转座子库构建模式图
安徽农业大学植物保护学院陈雨教授与陈星讲师为本文通讯作者，硕士研究生庞超越与博士研究生金玲为本文的共同第一作者，安徽省农业科学院植物保护与农产品质量安全研究所臧昊昱副研究员、谷春艳副研究员和山东胜邦绿野化学有限公司王永星博士、徐梁硕士参与了部分工作。该研究得到了国家自然基金（32272587，32202342），安徽农业大学人才发展基金（rc342006），安徽省学术技术带头人科研项目计划（2020D251），安徽省高校协同创新计划项目(GXXT-2021-059）和安徽省农业生态环保与质量安全产业技术体系等项目资助。