智能细菌的秘密武器追踪到'甜食'

研究人员已经找到了一场曾经失败过的细菌如何在一场可能使德克萨斯州和美国大部分作物受到伤害的战斗中重新出现以感染棉花。它归结为：一种带有甜食的聪明细菌。

“这是细菌与棉花之间的食物斗争，”德克萨斯A&M AgriLife研究院大学站病理学家Libo Shan博士说。“细菌欺骗宿主为自己生产食物。但是一旦细菌进入植物，就会节省自己的资源，并将植物的糖转运到自身。宿主植物被剥夺了能量所需的糖，不能摆脱细菌和疾病的进展。这种细菌非常聪明。“

这一发现发表在5月24日出版的“自然通讯”杂志上。

该病是由黄单胞菌黄单胞菌(Xanthomonas citri subspecies malvacearum)引起的细菌性枯萎病，也称为Xcm。几十年前，它每年消灭数千英亩的棉花，首先出现在叶子，茎，甚至棉铃上的褐色斑点，然后蔓延到植物 - 实际上是整个植物领域 - 落叶并停止生长。Shan说，这对大米和木薯同样具有破坏性。

科学家很久以前就认定Xcm是罪魁祸首，但不知道细菌是如何或为何在其战争路径上行进的。同时，植物育种者测试了较不易受影响的棉花类型，并开发出对该病具有更强抗性的品种。这种作用从20世纪末到大约6年前，当时在德克萨斯州和其他州的棉花作物上再次出现Xcm细菌性枯萎病，甚至浪费了以前可能阻止它的品种。

拉伯克的AgriLife研究科学家开始在田地和植物中寻找帮助农民应对的答案，而大学站的另一个团队则深入研究细胞水平的细菌和棉花相互作用，并发现了它的秘密行动。

“这种细菌通过使用秘密武器，一种针状结构，将棉花细胞注入棉花细胞，从而导致棉花疾病，”Shan说。“这些效应子之一模仿宿主转录因子，直接靶向并激活植物糖转运蛋白的宿主基因转录。然后植物开始将细胞内的能量泵送到细胞的质外体或途径，从而喂养细菌“。

这一发现部分来自密苏里州圣路易斯市的德克萨斯A&M博士生Kevin Cox，他与Shan一起工作了近四年，并且是该报的第一作者。

“我的部分基本上是确定哪种基因被细菌特定效应物激活以引起疾病，”他说。“当我们发现那个效应器的目标是什么时，那就是我们兴奋的时候。这非常酷。”

Shan说，由于几个原因，研究人员兴奋不已。

“首先，它将提供对细菌如何在棉花中引起疾病的机制理解，其次它提供了控制这种棉花疾病和抵抗细菌的潜在策略，”她说。“第三，它可能提供了潜在的工具，可以在现场出现症状之前对这种疾病的存在进行早期诊断。”

Shan说，这很重要，因为一旦农民在田间看到疾病，就太晚了。

“这很难控制。高达40%的棉花产量会受到影响，”她补充道。“因此，虽然这是细菌如何引起疾病的基本发现，但它为野外应用提供了很多潜力。”

Shan说，Xcm细菌的早期菌株和当前菌株的分离株及其基因组的测序表明，多态性在遗传上略有不同，但在对棉花的攻击中表现相同。

“我们比较了近年来试图确定疾病猖獗重新出现的原因的遗传差异，”她说。“新细菌效应物的快速进化可能导致这种疾病的复发。”

该团队将继续探索棉花中的细菌性枯萎病，并研究这些发现对水稻和木薯的影响。