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最新研究揭示水稻種子內(nèi)生菌抗病功能

2021-06-10 15:54:53   

近日,《Nature Plants》以封面論文的形式刊登了以浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院微生物生態(tài)化學(xué)研究小組為首的國際研究團隊題為“Bacterial seed endophyte shapes disease resistance in rice”的研究成果。該研究率先揭示了水稻與種子內(nèi)生菌響應(yīng)病原菌脅迫的共進化規(guī)律,并提出種子是親本抗病性“進化遺產(chǎn)”的新觀點。研究為抗病性資源挖掘、抗病性喪失治理開辟了新途徑,對研發(fā)新型微生物組“綠色農(nóng)藥”具有重要意義。

種傳細菌病害嚴重影響我國谷物類糧食作物的安全生產(chǎn)。探索抗病性是研發(fā)環(huán)境友好型病害防控技術(shù)的基礎(chǔ),對穩(wěn)定全球糧食供應(yīng)起著重要作用。

這項研究中,研究人員收集了8172份水稻種質(zhì)樣本。在觀察抗病性表型時,發(fā)現(xiàn)了一種表型分化現(xiàn)象:抗病性分化表型具有地理分布特異性,且與其種子內(nèi)生細菌群落結(jié)構(gòu)的差異緊密相關(guān)??剐员硇偷膬?nèi)生微生物組結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)的顯著富集。跟進分析表明,瓜類鞘氨醇單胞菌(Sphingomonasmelonis)不僅能在抗性表型中世代傳遞,而且可賦予易感表型抗病性。S. melonis在水稻細菌性穗枯病菌(Burkholderia plantarii)侵染時作出負反饋響應(yīng),在質(zhì)外體中積累化學(xué)小分子信號氨茴酸(Anthranilic Acid)。B. plantarii接觸氨茴酸后,其RpoS轉(zhuǎn)錄級聯(lián)反應(yīng)調(diào)控的毒力因子(Tropolone)生物合成通路受到干擾,最終喪失侵染力。研究結(jié)果表明,種子內(nèi)生菌作為宿主植物的“延伸免疫系統(tǒng)”,為抗擊病原菌構(gòu)筑了另一道“防線”。

 

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