Nature Commun. | 重磅!研究揭示内生细菌利用病原菌趋向性进行定殖和抗病！
植物根部相关微生物强烈影响植物生长和生产力。虽然有些微生物是有益的，但有些微生物却严重影响植物健康。栖息在土壤中的病原真菌尖孢镰刀菌能感染一百多种不同的作物，导致植物维管束枯萎和植物死亡。最近分离的香蕉病原分菌尖孢镰刀菌TR4，就是其破坏潜力的例证，目前正威胁着世界上最重要的主食和水果作物。
近日，西班牙科尔多瓦大学和意大利莫利泽大学的研究团队在权威期刊Nature Communicatons合作发表了题为A bacterial endophyte exploits chemotropism of a fungal pathogen for plant colonization的研究论文，揭示了内生细菌定殖宿主植物并抵御病原菌的新策略，即内生细菌劫持土壤中病原真菌的菌丝，优先进入植物根部，从而保护宿主免受感染。
栖息在土壤中的病原真菌利用根部释放的化学信号，将菌丝生长引向植物(Cell Host & Microbe | 重磅！Schulze-Lefert团队揭示根系分泌香豆素与微生物互作改善植物铁营养！)。其他土壤微生物是否利用这种能力为自己谋取利益目前尚不清楚。本研究结果表明内生根瘤菌Rahnellaaquatilis通过pH值介导的趋化作用定位根部感染病原真菌尖孢镰刀菌的菌丝，并利用它们作为高速公路，有效地侵染和定殖植物根部。R.aquatilis在根中分泌葡萄糖酸(GlcA)，导致酸化以抵消尖孢镰刀菌诱导的碱化，这是一种已知的毒力机制，从而防止真菌感染。基因废除或生化抑制GlcA介导的酸化，废除了R.aquatilis的生物控制活性，恢复了真菌感染。这些结果揭示了一种新的方法，即内生细菌劫持土壤中病原真菌的菌丝，优先进入植物根部，从而保护宿主免受感染。
当土壤中的尖孢镰刀菌菌丝感应到从根部释放出的Ⅲ类过氧化物酶并将生长重新导向宿主植物时，其感染过程就开始了。这种趋化性反应需要保守的信号传导成分，包括Ste2，肽信息素α的受体，NADPH氧化酶B（NoxB）复合物，以及细胞壁完整性促分裂原活化蛋白激酶（CWIMAPK）途径的组成部分(Journal of Biological Chemistry | 深度解读植物免疫系统的分子基础！)。一旦真菌到达植物根部，它就会在皮质中渗透并在细胞间生长。植物的侵袭性生长需要功能上不同的侵袭性生长（IG）MAPK级联。在植物内部，尖孢镰刀菌分泌了一系列效应蛋白，这些蛋白促进其在宿主定殖。其中，植物调节肽RALF（快速碱化因子）的功能同源物有效诱导宿主碱化，进而刺激MAPK驱动的侵袭性生长。因此，趋化性和侵袭性菌丝生长是尖孢镰刀菌侵染早期的关键步骤。
病原菌侵染可以通过根系相关菌的活动得到抑制。抑制病害的作用模式包括对空间、养分或微量元素的竞争，以及抗真菌化合物的产生或植物免疫力的触发。例如，革兰氏阴性细菌荧光假单胞菌的生物控制菌株通过产生抗真菌次生代谢物，（例如2，4-二乙酰基间苯二酚或吩嗪）并分泌铁螯合铁载体来抑制尖孢镰刀菌和其它根部感染的真菌病原体的生长（eLife | 吩嗪合成和降解分析揭示了农业土壤和作物微生物组中物种特有的定殖模式）。内生菌，驻扎在植物内而不引起疾病症状，也可以保护宿主免受真菌病原体的侵害（专家点评：我们能否在不损害有益微生物适应力的情况下提高作物对病原菌的抗性？）。
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