研究揭示芽孢桿菌實現(xiàn)根際定殖的新策略

　　根際微生物是植物的第二基因組，對植物的生長和健康具有重要作用，其中的根際促生菌是微生物肥料的主要生產菌種，是支撐農業(yè)綠色發(fā)展的重要投入品。肥料微生物生存于根際土壤，作用于植物根系，其在植物根表的高效定殖是發(fā)揮植物益生作用的前提。植物會通過免疫防衛(wèi)反應抵抗微生物的定殖和侵染，其中識別非己成分而產生的活性氧爆發(fā)是植物免疫的第一道屏障，有效應對植物免疫防衛(wèi)才能夠高效定殖。

　　然而，對植物免疫的研究一直以來都圍繞著病原微生物和其共生菌（如根瘤菌和菌根真菌）展開，對于與其結合緊密但非共生的根際促生菌（同時也是微生物肥料的主要生產菌種）如何應對植物根系免疫并成功定殖還不清楚。

　　近日，《植物、細胞與環(huán)境》在線發(fā)表了南京農業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院農業(yè)微生物資源團隊關于有益芽孢桿菌根際定殖過程中應對植物免疫防衛(wèi)氧爆發(fā)策略的最新研究成果。

　　植物能夠識別細菌所產生的保守微生物相關分子模式產生基礎免疫，并伴隨著活性氧的爆發(fā)。細菌的鞭毛多肽flg22是目前研究最為透徹的MAMP，文章比較了多個病原菌與益生菌、尤其是芽孢桿菌的flg22序列，發(fā)現(xiàn)決定flg22的免疫激發(fā)效應的關鍵氨基酸位點在有益芽孢桿菌中比較保守，進一步實驗發(fā)現(xiàn)有益芽孢桿菌flg22能夠引發(fā)黃瓜、擬南芥葉片、根系的活性氧爆發(fā)。然而與病原菌不同的是，活體的有益微生物能夠激發(fā)植物活性氧爆發(fā)，而活體的病原菌由于多方面的免疫抑制和逃逸策略，并未激發(fā)植物的活性氧爆發(fā)，但有益芽孢桿菌卻能夠比病原菌耐受數倍濃度的活性氧。該研究發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌的一類保守的雙組份調控系統(tǒng)ResDE參與了對活性氧的耐受，缺失了ResDE系統(tǒng)的芽孢桿菌突變體活性氧耐受能力和根際定殖水平顯著降低，但對活性氧產生缺失的植物突變株定殖無影響，證實ResDE通過參與活性氧的耐受進而促進了芽孢桿菌的根際定殖。

　　該研究表明，益生芽孢桿菌與病原細菌在應對植物活性氧爆發(fā)問題上采用了不同的策略，病原菌通過主動關閉或者逃逸植物的活性氧爆發(fā)，而益生芽孢桿菌由于其生活在根表而不侵染至根內，更傾向于耐受活性氧。該研究成果為肥料微生物定殖的調控提供了理論參考。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1111/pce.14068