近日，中国农业大学植物保护学院孙文献教授与国内外单位合作，在国际顶级学术期刊Science上发表题为“A bacterial nutrition strategy for plant disease control”的研究论文。研究团队成功揭示了水稻细菌性条斑病菌将寄主细胞内的半乳糖转化为一种独特结构的磷酸糖酯化合物 “黄单胞糖”， 并作为专用营养供给病原菌增殖的分子机制。并基于该发现，该团队开创性地提出了“抗黄单胞糖”的育种策略，为防治多种重要作物细菌性病害提供了新途径。

黄单胞菌可在水稻、柑橘、番茄、辣椒等400多种作物上引起细菌性病害，是一类危害全球农业生产的重要植物病原细菌。其中，稻生黄单胞菌条斑致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，简称Xoc）在水稻上引起严重的细菌性条斑病；由于缺乏有效的抗病基因，该病害在我国多个稻区发生，防控尤为困难，被列为我国重要的作物检疫性病害。孙文献教授团队多年以来围绕该病的发生机制开展了系列研究。

细菌性条斑病田间发病照片

大量研究证实，黄单胞菌主要利用三型效应蛋白作为核心致病因子，帮助病原菌在寄主组织内成功定殖，引起作物发病。其中，效应蛋白AvrBs2在黄单胞菌中高度保守，是对细菌致病力贡献最大的毒性因子之一。然而自1990年被发现以来，AvrBs2毒力的分子机制一直是个未解之谜。孙文献教授团队通过长达十多年攻关，首次揭开了AvrBs2的“真面目”。研究发现，Xoc的AvrBs2是一种磷酸糖酯合成酶。它利用植物细胞内的尿苷二磷酸-α-D-半乳糖作为底物，催化合成一种名为“黄单胞糖”的环二半乳糖磷酸二酯化合物。借助植物中的糖转运系统，黄单胞糖被运输到植物细胞间隙。随后，细菌通过其外膜上的转运蛋白XanT，将黄单胞糖吸收到细胞内；再通过体内的磷酸二酯酶XanP将其水解为半乳糖-1-磷酸，进行代谢利用，供给细菌生长繁殖。研究还发现，黄单胞糖是一种黄单胞菌的专属营养物质，不能被植物分解代谢。该研究阐明了Xoc利用AvrBs2-XanT-XanP共同构成一个完整的糖磷脂化合物的“合成-摄取-利用”系统，为黄单胞菌在寄主体内开辟了一条专属的“营养供给线”。

基于这一基础理论突破，该研究提出了一个极具应用潜力的病害防控新策略——“抗营养”策略。研究团队发现，表达磷酸二酯酶XanP的转基因水稻，Xoc侵染时，能够大幅减少黄单胞糖在体内的累积，对细菌性条斑病的抗性显著提高。尤为重要的是，XanP高度的底物特异性，使得转基因水稻并未显示出明显的农艺性状和代谢组变化，具有良好的应用前景。

该研究不仅破解了困扰植物病理学界数十年的谜题，深化了人们对病原菌与寄主相互作用复杂性的理解，更展示了从基础研究到应用创新的完整闭环。所开发的“抗营养”策略，有望广泛应用于由不同黄单胞菌引起的多种重要病害的防控，如辣椒和番茄的细菌性斑点病、木薯细菌性枯萎病、柑橘溃疡病以及麦类细菌性条斑病等，为绿色、可持续的植物病害防控提供了全新的解决方案和坚实的科学基础。

《科学》发表的评述文章，将这项研究与同期另一篇关于柑橘溃疡病致病机理的论文并置，揭示了不同病原菌获取营养的不同策略。

中国工程院院士、西北农林科技大学教授康振生认为，“抗黄单胞糖”策略不仅适用于水稻细菌性条斑病防控，更可能为其他由黄单胞菌引起的作物病害提供一条通用的绿色防控新途径，从而在减少农药使用的同时，为粮食安全生产提供可持续的保障。

中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员何祖华表示，这是国际上首次完整揭示了病原菌通过效应蛋白“巧设工厂”，窃取寄主体内的碳源合成其专用碳源并高效吸收和利用的新机制。该发现不仅为作物抗病育种开辟了新路径，也为探索生态友好的植物保护方案提供了全新科学视角。

崖州湾国家实验室研究员周俭民的点评尤为引人注目：这属于“从0到1”的发现，为解决生产上的头疼问题提供了新方案，也为全球粮食安全生产贡献了中国智慧。

历时十余年，这项研究终于从“非主流”课题到实现国际突破。未来，该团队将继续深挖细菌性条斑病的其他致病机制，推动病害防控进入分子设计时代。

中国农业大学植物保护学院为第一单位；孙文献教授团队博士后王善之（已出站，现为西南大学含弘研究员）为论文第一作者；孙文献教授、杜克大学Sheng Yang He教授和王善之研究员为共同通讯作者。中国农业大学植保学院刘志龙教授和戚琳璐实验师、农学院金危危教授、理学院王明安教授、吉林大学罗招庆教授、加州大学Brian Staskawicz教授、杜克大学Pei Zhou教授，韩国首尔大学Yong-Hwan Lee教授等参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。