NTU 科学家揭示了“作物杀手”细菌对植物的感染方式

新加坡南洋理工大学的一个跨学科科学家团队首次确定了一种危险植物疾病感染农作物的关键机制。这一发现为如何阻止细菌感染植物提供了新的见解，也对食品安全和可持续发展具有重要意义。

研究背景

材料科学与工程学院YU JING助理教授（左）

生物科学学院 Miao Yansong副教授（右）

图片来源：NTU官网

新加坡南洋理工大学的一个跨学科科学家团队首次确定了一种危险植物疾病感染农作物的关键机制。

被称为“作物杀手”的黄单胞菌是一种全球流行的细菌，能够感染400种不同的植物。南洋理工大学的研究人员确定了细菌穿透并劫持植物免疫系统的确切细胞水平机制，从而发现在这种情况下植物易受感染。

这一进展揭示了这个长期以来的谜，并为如何阻止细菌感染提供了新的见解，因为细菌感染会破坏水稻、小麦、大豆和番茄等重要作物。

卷心菜黑腐病， 图片来源：IBTIMES

这项研究由生物科学学院Miao Yansong副教授和材料科学与工程学院Yu Jing助理教授共同领导，对食品安全和可持续发展具有重要意义。该团队的研究结果也发表在7月份的《自然通讯》杂志上。

已发表文章，来源：Nature

Miao Yansong副教授说：“黄单胞菌是一种植物病原体，可以感染多种植物，包括粮食作物，所以了解这一机制对控制作物疾病很重要。”“这与新加坡乃至全世界种植更多粮食的目标息息相关。”

该团队的研究成果有可能有助于提高粮食安全，是南大在其2025战略计划下应对人类在可持续性方面的重大挑战的努力的一部分，该计划寻求加强深入的学科发现和高影响力的跨学科研究，以造福人类。

两位教授，来源：NTU官网

研究过程与方法

助理教授Yu Jing说：“我们的研究不仅是对细菌蛋白的生物学研究，也是对感染机制背后的生物化学研究。通过研究XopR液滴的理化性质，我们可以进一步了解其独特的蛋白质序列。这种跨学科的方法使我们能够揭示XopR破坏其植物宿主免疫的潜在分子机制。”

水稻细菌性叶枯病，图片来源：IBTIMES

这一新发现的效应蛋白通过相分离劫持植物细胞的机制，可广泛应用于其他植物—病原相互作用，因为许多其他微生物病原体也向植物宿主注入效应蛋白，为今后的研究提供了新的途径。

未来展望

这项研究为加强粮食和农业安全带来了希望，准确地了解植物和作物是如何被细菌感染的，这是开发防止细菌感染和生产能够抵抗这种疾病的作物的方法的关键一步。

Miao Yansong副教授表示：“我们的研究极大地提高了我们对细菌效应剂在植物宿主细胞中造成损伤的未知机制的认识。通过了解感染的确切机制，我们的研究为今后如何通过改变植物生长条件或使用新的营养物质等非侵入性手段预防此类感染奠定了基础。这使我们能够更好地治疗受感染的植物，并探索不使用基因工程而种植具有更强免疫力的抗疾病作物的方法。

材料科学与工程学院YU JING助理教授（左）

生物科学学院 Miao Yansong副教授（右）

图片来源：NTU官网

该团队已经获得了临时专利，该工具包允许科学家复制XopR与植物细胞相互作用的过程。这将使研究人员能够在实验室环境中测试加强作物免疫力的潜在解决方案。它在未来的合成生物学和农业食品技术中也有潜在的应用价值。

参考文献：

1. Research paper titled “Xanthomonas effector XopR hijacks host actin cytoskeleton via complex coacervation”, published in Nature Communications, 1 July 2021.