中国农业大学植物保护学院罗来鑫教授团队的研究论文 “Novel plasmid pCM3 harboring the aph(3) gene confers phosphorylation‐driven streptomycin resistance in Clavibacter michiganensis” 已在 mLife 正式上线。该研究团队基于转座子插入突变和从头测序技术，对分离自发病材料的抗链霉素番茄溃疡病菌菌株 TX-0702 开展遗传与生化分析，发现其高水平链霉素抗性由新型质粒 pCM3 上携带的氨基糖苷磷酸转移酶基因 aph(3) 所介导。APH(3) 通过磷酸化修饰链霉素使其失去抑菌活性。该研究揭示了革兰氏阳性植物病原菌对抗生素的一种全新抗性机制，也提示质粒携带的抗性基因存在水平转移和传播的潜在风险。

番茄细菌性溃疡病由 Clavibacter michiganensis（简称Cm）引起，是威胁全球番茄生产和种子贸易的毁灭性维管束病害。链霉素作为重要的氨基糖苷类抗生素，被广泛用于植物病害防控和人类疾病治疗。已有研究表明，番茄溃疡病菌对链霉素的抗性主要通过核糖体组分（如 rpsL 基因）突变实现，导致抗生素无法与靶点有效结合。然而，从番茄病田中分离获得的链霉素天然高抗菌株TX-0702，其抗性机制并不是上述原因导致。

该研究综合运用转座子插入突变与从头测序技术，鉴定出 TX-0702 中存在一个此前未在番茄溃疡病菌中报道过的新质粒 pCM3。该质粒与 Curtobacterium 属质粒 D26b 具有极高的核苷酸相似性，并携带 MobC 类松弛酶、转座酶等多种移动遗传元件，表明其可能源自环境细菌，且具备通过水平基因转移（HGT）扩散的潜力。结合遗传与生化分析，本研究揭示了 pCM3 介导链霉素抗性的具体机制（图1）：

1. aph(3) 基因是抗性核心。pCM3 上携带编码氨基糖苷3'-磷酸转移酶的基因 aph(3)。质粒消除实验表明，链霉素对所有缺失 pCM3 的菌株最低抑菌浓度（MIC）均从野生型菌株的 128 μg/ml 骤降至 4 μg/ml；敲除 aph(3) 同样导致抗性丧失，而过表达 aph(3) 则使 MIC 进一步升高至 256 μg/ml，表明 aph(3) 是链霉素抗性的核心基因。

2. 磷酸化使链霉素失活。体外磷酸化实验结合液相色谱-质谱（LC-MS）分析证明，APH(3) 酶可将链霉素磷酸化为单磷酸化产物，使其失去对 Cm生长的抑制活性。这是首次在革兰氏阳性植物病原菌中证实 APH(3) 依赖的磷酸化抗性机制。

质粒 pCM3 与环境细菌质粒高度同源，且携带移动遗传元件，提示农业生态系统中的植物病原菌可能作为耐药基因的储库和传播媒介，连接土壤、植物与人类相关微生物群落。这一发现对"同一健康"（One Health）框架下的抗性基因监测具有重要警示意义。未来应进一步关注aph(3)等抗性基因在植物病原菌中的传播动态，强化农业用药监管，为制定更科学的病害防控策略提供依据。

图1. aph(3) 基因的鉴定及其在 Clavibacter michiganensis 链霉素抗性中的功能。(A) 基于从头测序数据的 aph(3) 基因物理图谱。(B) 质粒消除菌株对链霉素的最低抑菌浓度（MIC）。(C) 不同 aph(3) 表达水平菌株对链霉素的 MIC。(D) 链霉素标准品的LC-MS 分析。(E) APH(3) 处理样品中 m/z 582.2738 的提取离子色谱图（EIC）。(F) APH(3) 处理样品中磷酸化链霉素的 LC-MS检测。

引用本论文：

Xu X, Qian C, Hao Z, Xie M, Jiang N, Li J, et al. Novel plasmid pCM3 harboring the aph(3) gene confers phosphorylation-driven streptomycin resistance in Clavibacter michiganensis. mLife. 2026;1–5. 

原文链接：https://doi.org/10.1002/mlf2.70091

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