近日，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室和湖北洪山实验室李博教授团队在《自然-植物》上在线发表研究论文。该研究发现了青枯菌利用霍利迪连接体解离酶RuvC调控生物膜动态变化，促进生物膜解离和细菌扩散的分子机制，并且利用新鉴定的功能基因创制了对青枯菌具有广谱抗性的番茄新材料，该抗病改良策略在提高水稻对白叶枯病抗性中也得到了验证。
维管束病害是农作物面临的严重威胁之一，它严重影响作物的水分和营养物质运输，导致植物萎蔫死亡，造成巨大经济损失。其中，青枯病由青枯菌引起，每年可导致番茄等茄科作物减产30%-50%，严重时甚至高达70%以上。青枯菌能侵染超过250种植物，对农业生产构成重大挑战。
为应对这一难题，李博团队深入研究了青枯菌的生物膜形成机制。生物膜是细菌为抵御恶劣环境和宿主免疫反应而形成的特殊结构，在细菌扩散和侵染中发挥着关键作用。团队在青枯菌生物膜蛋白组中鉴定到了霍利迪结构解离酶RuvC，这一发现揭示了RuvC通过促进青枯菌在番茄维管束内的扩散迁移，从而正向调节青枯菌致病力的新机制。
团队利用这一新发现，创制了一系列广谱抗作物维管束细菌病害的新型种质材料。这些新材料通过在作物中表达分泌型RuvC或其同源蛋白，显著提高了作物对青枯病和白叶枯病等维管束细菌病害的抗病性。例如，在茄科作物中组成型表达分泌型RuvC可使青枯菌侵染后的番茄和烟草存活率提高约50%；在水稻中表达分泌型水稻黄单胞菌的RuvC同源蛋白也可显著提高对白叶枯病的抗病性。
这一研究成果不仅在理论上揭示了青枯菌生物膜动态调控和细菌在木质部中扩散的新机制，而且为作物病害抗性改良提供了新的理念和策略。利用病原菌自身的生物膜调控蛋白进行抗病改良，既避免了传统化学农药带来的环境污染和抗性风险，又提高了作物的抗病水平和产量稳定性。
相关论文链接：https://www.10.0.4.14/s41477-024-01817-6
