Cell Host & Microbe | 植物根部采用细胞层特异性程序响应病原微生物和有益微生物！

植物根部与周围各种各样的微生物（MO）紧密接触，但是大多数根部与微生物之间的相互作用却没有得到很好的描述（Science | 重磅研究揭示植物如何区分有益和有害微生物！Science | 重磅！北卡教堂山分校揭示微生物群与根内皮的协调支持植物营养平衡！Nature | 重磅！Jeff Dangl团队揭示微生物组中的单一细菌属维持根的生长）。多年来，已经开展了越来越多的研究活动，以加深我们对这一主题的理解，这对农业具有重要意义。虽然共生MO已经被深入研究，但有关根部病原菌的认识仍然相当有限。根据主流观点，人们认为根部依赖于入侵前的防御。而且，已经描述了可诱导的根部反应，例如组织特异性基因激活或胼胝质沉积，以保持微生物相关分子模式（MAMP）。植物的根由同心的细胞层构成，这些细胞层被认为可以通过采用特定的，基因定义的程序对微生物侵染作出反应。然而，这种径向组织的功能影响仍然难以捉摸，特别是由于缺乏以细胞层分辨率监测表达的全基因组技术。

2020年12月29日，国际权威学术期刊Cell Host & Microbe发表了德国维尔茨堡大学Wolfgang Dröge-Laser教授课题组的最新相关研究成果，题为Plant roots employ cell-layer-specific programs to respond to pathogenic and beneficial microbes的研究论文。定义细胞层特异性反应对于理解植物与微生物的相互作用至关重要。Fröschel等人使用翻译核糖体亲和纯化（TRAP）对侵染病原微生物或互惠共生微生物时的根细胞层反应进行全基因组表达谱分析。该数据库揭示了不同的抗菌反应，并有助于进一步了解动态的根际相互作用。

在这篇文章中，标记核糖体的细胞类型特异性表达使得能够分离核糖体结合的mRNA，以获得细胞层翻译组（TRAP-seq，翻译核糖体亲和纯化和RNA测序）。接种维管病原菌Verticillium longisporum，致病性卵菌Phytophthora parasitica或互惠共生的内生菌Serendipita indica后，根细胞层反应反映了这些微生物根本不同的定殖策略。值得注意的是，V. longisporum特异地抑制了限制真菌生长的内胚层屏障，从而允许微生物进入根的中心柱。此外，抗菌化合物和乙烯的局部生物合成在对病原菌和互惠共生菌的反应方面也不同。这些例子凸显了该资源的力量，可帮助您深入了解根与微生物之间的相互作用并制定作物改良策略。

图1 TRAP-seq分析研究响应Verticillium longisporum侵染的全基因组表达变化

图2 微生物攻击后细胞层特异的翻译组

图3 V. longisporum侵染导致参与凯氏带（Casparian Strips）形成和木栓质生物合成有关的基因协同下调

图4 抗菌次生化合物生物合成途径基因的细胞层特异性表达取决于微生物的生活方式

图5 与互惠共生菌相反，病原菌侵染诱导了乙烯的生物合成基因

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