The ISME Journal | 揭示防御假单胞菌定殖植物根部和入侵昆虫的转录组可塑性！
防御假单胞菌(Pseudomonas protegens)显示出高度的生活方式可塑性，因为它既可以与植物建立有益的相互作用（话题：植物共生微生物），又可以与昆虫建立致病的相互作用（话题：植物病原微生物）。虽然防御假单胞菌保护植物免受土传病原菌的侵害，但它也可以在经口摄取时侵入昆虫，导致易感害虫的死亡。假单胞菌有效地在植物有益或杀虫的生活方式之间切换的机制，以及定殖植物或昆虫的具体因素还不太清楚。
2020年9月2日，权威期刊The ISME Journal发表了瑞士苏黎世联邦理工学院Monika Maurhofer教授课题组的最新研究成果，题为Transcriptome plasticity underlying plant root colonization and insect invasion by Pseudomonas protegens。本研究中，生成了模式菌株防御假单胞菌CHA0的大规模转录组数据集，其中包括小麦根的定殖、经口摄取后小菜蛾（Plutella xylostella）的肠道和注射后大蜡螟（Galleria mellonella）血淋巴的数据。研究人员发现，根据环境和与不同宿主或昆虫感染的不同阶段相关的特定因素，转录组谱具有广泛的可塑性。具体来说，运动活性和Reb毒素相关基因在小麦根部高表达，但在昆虫体内表现出低表达，而某些抗菌化合物如藤黄绿脓菌素（pyoluteorin）、胞外酶（一种几丁质酶和一种多聚磷酸激酶）和一种转座酶则表现出昆虫特异性表达。研究人员进一步确定了双伴分泌系统是导致侵入害虫的新因素。最后，研究人员利用全属比较基因组学来回溯跨界定殖的进化起源。
图1：在不同宿主和培养基上繁殖的防御假单胞菌CHA0的毒性（a）、细胞密度（b）和MDS转录组分析（c）
图2：防御假单胞菌CHA0在不同宿主或环境定殖过程中的转录谱
图3：不同宿主(a，b)或不同昆虫(c)之间的防御假单胞菌CHA0的转录组比较
图4：热图显示了在防御假单胞菌CHA0定殖的不同宿主中与毒素、VI型分泌系统(T6SS)、特异性酶和铁的获取有关基因的标准化reads
图5：防御假单胞菌CHA0中的双伴分泌（TPS）系统：域分析（a），与不同宿主相关的表达谱（b），以及对杀虫活性的贡献（c）
图6：同源蛋白分析，研究不同系统发育的假单胞菌群中是否存在与昆虫致病性相关的防御假单胞菌CHA0因子
图7：防御假单胞菌CHA0定殖鳞翅目害虫的拟发病模型