由图宾根大学领导的国际研究团队揭示了一种细菌在感染植物过程中的特殊策略:通过诱导植物启动类似果实成熟的程序,使其释放出原本难以获取的营养物质,从而大幅提升自身的繁殖速度。
研究背景与发现
在柠檬、橙子、葡萄柚等柑橘类植物的叶片和果实上,常见的暗色斑点与凸起状病斑通常是由细菌 Xanthomonas citri(柑橘黄单胞菌)引起的柑橘溃疡病的典型症状。该病害在全球范围内对柑橘产业造成严重经济损失,导致叶片早落、果实减产甚至完全失去商品价值。
以往已知,许多病原菌只能利用植物体内游离的糖分,而难以分解细胞壁中紧密结合的糖类。该研究团队发现,Xanthomonas citri 通过一套特殊的“注射系统”将效应蛋白送入植物细胞内部,其中一种效应蛋白可进入细胞核,激活一个调控果实成熟的植物内源调节因子。这一过程通常只在果实成熟时发生,旨在使果实变软变甜,释放出细胞壁中储存的糖分。而在叶片中异常启动该程序后,细菌便能轻易获得大量可溶性糖,从而使自身繁殖速度提高至正常条件下的数百倍。
研究方法与数据支撑
研究团队通过高通量测序技术,对比分析了受感染柑橘叶片与正常成熟果实中基因表达的相似性,证实了二者在分子层面的高度重合。该效应蛋白不仅在柑橘中起作用,其在番茄等植物中对应的调控机制也能激活类似的成熟程序。
蒂宾根大学植物分子生物学中心的 Trang Phan 博士指出:“细菌仅付出极小代价——合成一种效应蛋白,就能‘劫持’宿主的发育程序,将大量原本难以利用的细胞壁多糖转化为自身养分。”
潜在应用与农业意义
这一发现不仅深化了对病原微生物与宿主相互作用机制的理解,也为开发抗病作物提供了新思路。通过基因编辑等手段调控植物成熟相关通路,有望培育出对 Xanthomonas citri 更具抗性的柑橘品种,同时也可应用于番茄等其他作物的品质改良,若实现对其果实硬度与糖分积累的精准调控。
蒂宾根大学校长卡特娅·波尔曼教授强调:“基础研究持续为应对全球性挑战提供关键线索,此项工作正是我们研究人员在这一方向上作出的重要贡献。”
该成果已于国际顶级学术期刊《科学》(Science)正式发表,为植物病理学与作物抗病育种领域带来了突破性视角。

