2023年1月13日，国际顶级期刊《科学》在线发表了南京农业大学王源超教授团队关于作物疫病发生机制的重大突破。该研究首次揭示了病原菌攻击宿主的全新致病机制——“诱饵模式”（DECOY），为作物疫病的可持续控制提供了重要的理论新方向。据悉，《科学》每期仅发表两篇研究长文，这是南京农业大学植物保护学院近一个月内在该刊上发表的第二项突破性成果。

研究发现，疫霉菌在侵染植物早期会向胞外分泌糖基水解酶XEG1，这种酶能够攻击植物细胞壁，而植物则利用水解酶抑制子GIP1来抑制其活性。在进化过程中，病原菌又获得了XEG1的失活突变体XLP1，该突变体虽然本身没有酶活性，但能够作为“诱饵”竞争性地结合植物抑制子GIP1，且结合能力比XEG1高出约5倍。通过这种“诱饵”策略，病原菌有效干扰了植物的防御系统，使真正的攻击酶XEG1得以“乘虚而入”，协同攻击植物，导致病害发生。

南京农业大学植保学院博士马振川形象地比喻道：“XEG1相当于疫霉菌攻击植物的常规导弹，导弹来了植物会启用自身的导弹防御系统GIP1来抑制其攻击。但疫霉菌进化出了‘假弹头’XLP1，这个假弹头虽然本身没有攻击性，但它和植物抑制子GIP1的结合能力更强，可以充当‘诱饵’，将作物防御系统的主要‘兵力’吸引过去，从而保护真弹头XEG1‘乘虚而入’，攻击作物导致病害发生。”

该团队在稍早的研究中还发现，植物能够利用细胞膜上的受体识别XEG1，启动基础水平的抗性，但病原菌又可以分泌效应子到寄主胞内干扰其抗性。由于糖基水解酶XEG1在卵菌、真菌和细菌中广泛存在，这一发现为开发能诱导植物广谱抗病性的生物农药提供了重要的理论基础。

作为国家杰出青年科学基金获得者、教育部长江学者，王源超教授在接受《中国科学报》采访时表示，该研究提出了病原菌致病的新概念性理论框架，在动物、植物和人类病原菌中均为首次发现，对认识生物的协同进化和病害治理具有非常重要的价值。他指出：“即便是肉眼看不见的病原菌在侵入宿主过程中，也上演着极其复杂和精确的‘攻击、防御，再攻击、再防御’的‘军备竞赛’，对这个过程的深入了解是发展安全高效病害控制策略的基础。”

疫霉菌引起的作物疫病曾被称为“植物瘟疫”，是农作物生产中危害极为严重的一类病害。19世纪中期，欧洲的马铃薯晚疫病大流行导致150万人饿死，数百万人逃亡美洲和澳洲，这场“爱尔兰大饥荒”成为人类历史的转折点。目前已知的疫霉菌有160多种，能侵染数千种植物，是全球粮食安全和生态安全的重要威胁。在我国，由疫霉菌引起的农作物病害每年导致的经济损失高达上百亿元。由于这类病害具有发病快、变异快、流行快等特点，生产上的防控一直十分困难。南京农业大学的这一研究成果从全新视角揭示了这类病害危害严重的分子机理，为实现作物疫病的可持续控制指明了新方向。

该论文以马振川为第一作者、王源超为通讯作者，南京农业大学郑小波教授、董莎萌教授，以及美国俄勒冈州立大学Brett Tyler教授等参与了研究。王源超介绍，十几年前他们发现作物疫病在田间危害严重，马铃薯、大豆等作物品种容易丧失抗病性，而病原菌又容易产生对农药的抗性。因此，团队意识到必须深入了解病菌的致病机制。在2006年启动的农业部作物疫病行业科研专项支持下，他们开展了这项研究，并得到了国家自然科学基金委的多年持续支持。

南京农业大学作物疫病研究团队已有30多年的发展历史，目前形成了一支包括4名国家杰青和优青、共计9名青年教师和70多名研究生的优秀科研团队。王源超表示，团队协作是研究顺利进行的重要条件。近年来，该团队承担了包括国家公益性行业专项、国家产业技术体系和国家自然基金等科研项目50余项，在《科学》《自然-遗传学》《植物细胞》等杂志上发表高水平研究论文120多篇，在作物疫病的成灾机理和病害防控技术等方面形成了具有重要国际影响的创新团队。

《中国科学报》记者了解到，该研究成果对于开发生物农药、改良植物抗病性具有重要的应用价值。该团队的一个小组正在尝试进行下一步的开发利用，包括申请相关国内及国际专利。