米兰官网-智斗植物瘟疫：从识破“诱饵”到激活“哨兵”—新闻—科学网

于人们眼中，植物老是静默生长。可现实上，于肉眼难以窥见的微不雅世界，植物及病原微生物之间一场连续的“武备竞赛”从未停息，两边攻防交叉、智斗不休。

近日，南京农业年夜学植物掩护学院作物疫病研究团队依附“庞大作物疫病致害与防控的份子基础”体系研究，荣获2025年度教诲部科学研究优异结果奖（天然科学及工程技能）特等奖。该研究不仅揭开了疫霉菌致病力强盛的“百年之谜”，更为作物绿色防控提供了全新兵器与计谋。

识破“钓饵”：一场微不雅世界的攻防智斗

作物疫病被称为“植物瘟疫”，是农业范畴的扑灭性杀手。疫霉菌就是作物疫病的重要首恶。一百多年前，它曾经激发闻名的爱尔兰年夜饥馑。

于我国，年夜豆疫霉根腐病年均发生面积跨越数万万亩，病情严峻的田块甚至绝收，被农业屯子部列为对于我国农业出产风险尤其严峻的“I类农作物病害”。

20多年来，作物疫病研究团队聚焦年夜豆等作物疫病的致害与防控研究，试图解答两年夜要害科学问题：病原菌怎样进犯寄主植物？植物怎样启动免疫还击？颠末持久研究，他们发明疫霉菌采用效应子的“海浪式”协同进犯计谋，并展现了“钓饵模式”新机制。

于疫霉菌侵染寄主植物的初期阶段，病菌胞子附着植物构造后，排泄年夜量致病卵白进入植物细胞。这些致病卵白被称作“效应子”，是病原菌的要害兵器。该研究发明，疫霉菌效应子其实不是单打独斗，而是彼此协作，睁开一场“海浪式进犯”。

“差别效应子构成的集群会分阶段进犯植物免疫体系，一些效应子只会于初期入侵，有一些会连续进犯，还有有一些后期才‘登场’。”作物疫病研究团队卖力人、南京农年夜传授王源超先容，为了避免疫霉菌侵入植物细胞，植物会年夜量排泄按捺子来滋扰效应子的活性，掩护植物不受损害。

跟着团队研究的不停深切，他们发明这场微不雅世界的“战役”还有存于着更隐藏的“战术”——疫霉菌采纳“钓饵模式”入侵植物。

颠末重复造就、提取、验证，团队从年夜豆根腐病菌的质外体中鉴定到一个焦点致病因子：糖基水解酶XEG1。成心思的是，XEG1还有有一个孪生兄弟：掉去酶活性的突变体XLP1。当疫霉菌开释XLP1时，植物排泄的按捺子GIP1就全体出动防备XLP1。而真实的“兵器”XEG1就于XLP1的保护下，乐成霸占植物防地。

“这是一种出奇制胜的战术，XLP1虽然与XEG1相似、协同作用，但它自己并没有粉碎力，而是‘份子钓饵’，且吸引按捺子GIP1的能力较XEG1超出跨越5倍以上，棍骗植物免疫体系。”王源超注释说。

作为植物病理学研究的极新视角，这一冲破性发明已经被写入《平凡植物病理学》教科书。

“于‘钓饵模式’中，钓饵作为另外一种主要的致病因子，其辨认一样需要获得器重。”英国牛津年夜学传授雷尼尔 范德霍恩认为，“钓饵模式”研究匹敌病份子设计具备主要价值。

发明“尖兵”：植物免疫的要害受体

于发明疫霉菌的“钓饵模式”后，他们意想到，若能找到植物中直接辨认焦点效应子并启动免疫的“尖兵”，就有可能从源头上阻断疫霉菌的进攻。

团队随即缭绕焦点效应子XEG1寻觅抗病基因。颠末对于植物细胞膜上千余个受体卵白的年夜范围筛选，乐成鉴定到XEG1的植物辨认受体——跨膜卵白RXEG1。

RXEG1能激活植物的免疫反映，作物疫病研究团队成员、南京农年夜传授王燕说，RXEG1贯串植物细胞膜，当RXEG1于细胞膜外的一端辨认致病因子XEG1后，会将病原菌入侵的旌旗灯号传入细胞内，激活植物的“防备体系”。

除了了具有免疫辨认功效，RXEG1也能按捺XEG1降解植物细胞壁的活性。“XEG1的酶活性口袋像一个机枪口。”王燕说，“RXEG1正好将XEG1的机枪口堵住，按捺XEG1的酶活性，让其‘排除武装’。”

此项研究在2022年发表在《天然》。德国图宾根年夜学传授托尔斯滕 纽伦贝格认为，RXEG1受体辨认XEG1介导了植物对于疫霉菌侵染的抗性，可用在革新作物免疫体系，以抵御差别种别微生物的损害。

缭绕效应子XEG1及免疫受体RXEG1的系列研究，被植物科学范畴期刊《份子植物》评价为“疫霉菌及植物间的史诗级战役”，并为此专门撰文评论。

试验注解，RXEG1的免疫激活机制显著晋升了多种庞大病害的广谱抗性，将该受体转化到年夜豆中，可显著提高对于年夜豆疫霉的抗性；转化到棉花中，对于黄萎病的抗性也较着加强；转化到小麦中，则显著晋升了对于赤霉病的抗性。

最近几年来，作物疫病研究团队缭绕焦点效应子XEG1取患了一系列基础理论冲破及前沿技能立异，代表性结果接踵于《科学》《天然》期刊发表；两次受邀为《天然评论—微生物学》撰写综述；结果入选“中国高校十年夜科技进展”及“中国农业科研庞大进展”，并获国度天然科学基金立异研究群体及基础科学中央项目的撑持。

中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员周俭平易近认为，对于XEG1的研究展现了植物免疫的新范式，为更好地使用及革新抗病基因、办事绿色农业摊平了门路。

创制新“兵器”：从理论到运用的绿色防控利器

于南京农业年夜学宿州研究院年夜豆生物育种中央，质谱阐发室、份子生物学试验室等一系列试验平台配备齐备。团队另辟蹊径，将AI技能打造为精准育种的“份子手术刀”。

一方面是成立抵御病害的“敌我辨认体系”。“咱们使用AlphaFold等AI布局猜测东西，定位与病原菌靶标卵白彼此作用的要害位点，设计出植物的改进版抗病卵白GmPMI1。”作物疫病研究团队成员、南京农年夜副传授夏业强暗示，革新后的卵白能精准按捺疫霉菌的侵染，同时对于植物生长所需的同类酶“耕市不惊”。

团队还有借助AI深度猜测对于XEG1的毒性位点精准排除，并保留其激活免疫的功效。颠末重复优化，终极创制出全新卵白类免疫诱抗剂——“楠秾佑康”。

“楠秾佑康”能模仿效应子旌旗灯号，快速激活植物免疫，抵挡多种病原菌的侵染，单次利用的效果能连续数周，同时还有促成种子萌生、加强光互助用与根系发育。

该产物运用于年夜豆的效果尤为凸起，喷洒后的年夜豆植株直到生长后期仍连结硬朗，子粒丰满，与未处置惩罚植株形成光鲜对于比，为解决我国年夜豆遍及存于的早衰问题提供了新的解决方案。

团队联合前期研发推广的“年夜豆苗期病虫害种衣剂拌种防控技能”于2024年景为农业屯子部庞大引领性技能，组成了年夜豆全程绿色防控系统。

“‘种衣剂’为种子设备可以或许杀虫杀菌的‘铠甲’与‘兵器’，为幼苗博得初期生长的窗口期；‘楠秾佑康’则于植物生长的中后期成立永劫间的‘免疫防地’。”作物疫病研究团队成员、南京农年夜传授叶文武先容。

绿色防控良法与良种、良机等深度交融，于天下各地的树模田都取患了显著的增产成效。此中，2024年于宿州市埇桥区高产田块实收亩产达323.84千克，位列农业屯子部年夜豆年夜面积高产竞赛（清种夏播模式）天下第二名；2025年，高产田块年夜面积实收亩产晋升至344.1千克，比本地平均亩产年夜幅度晋升。

“从机制机理的冲破到广谱抗病基因的挖掘及绿色农药的研发运用，咱们团队要做的就是面向国度庞大需求，从绿色防控着手、守护年夜国粮仓。”王源超说。