ISME | 荷兰莱顿大学研究揭示植物根部微生物通过土壤运动细菌搭便车！

链霉菌属是多种生态系统的组成部分，众所周知它们会产生化学上多样化的代谢产物，包括绝大多数与临床有关的抗生素。居住在土壤中的链霉菌，例如Streptomyces coelicolor，可以在植物的根部定殖，并通过抗生素的分泌为植物提供保护，使其免受潜在的植物病原菌的侵害。链霉菌与植物宿主的共生已被证明可以改善植物的健康状况和生产力，从而为增加农作物的产量提供潜在的可持续解决方案。链霉菌的生命周期很复杂，包括在土壤表面形成气生菌丝以产生孢子，在植物根部产生芽孢以产生丝状菌落的阶段。不活跃的链霉菌通过附着在昆虫和线虫上而将孢子长距离分布，但目前尚不清楚它们如何在短距离内重新定位至其首选的微环境，例如植物根系。

尽管链霉菌是不能运动的，但许多其他土壤微生物（例如枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌）是运动的，可以通过调节鞭毛的旋转在环境中移动。在固体表面上，鞭毛旋转可以使细胞成群。在蜂拥而至时，细胞被密集地堆放，并不断朝着未被占用的区域向外移动。在液体培养基中，鞭毛能使细胞游动，使细胞独立移动，并可迅速改变游动方向。除了鞭毛运动之外，一些细菌还可以通过被动扩散在称为滑动的表面上移动。滑动不涉及鞭毛，但在细胞通过向外生长的菌落产生的力推动时发生。最近的研究表明，通过种间相互作用进行的微生物运输可以在运动型微生物和不运动型微生物之间发生。这些研究表明，微生物之间的运输发生在天然的非生物表面、植物表面和土壤中的生物之间。

近日，权威学术期刊ISME发表了荷兰莱顿大学Ariane Briegel教授团队的最新相关研究成果，题为Microbial hitchhiking: how Streptomyces spores are transported by motile soil bacteria的研究论文。

链霉菌是固着细菌，其产生影响微生物群落行为的代谢产物。新兴的研究表明，链霉菌的孢子是通过各种机制分布的，但尚不清楚其如何将孢子运输到其优选的微环境中，例如植物的根部。本研究表明链霉菌的孢子能够利用其他土壤细菌的运动机制。动力分析和显微镜研究表明，链霉菌的孢子通过与革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的鞭毛直接相互作用而被转运到植物组织。遗传学实验表明，这种运动形式是由孢子外壳上的结构蛋白促进的。这些结果表明，非运动细菌能够利用其他微生物的运动机制来完成其生命周期的必要阶段。

图1：枯草芽孢杆菌运输链霉菌

图2：枯草芽孢杆菌可以通过群拥和滑动来运输孢子

图3：显微镜结果显示链霉菌孢子直接附着在枯草芽孢杆菌鞭毛上

图4：rodlin蛋白的存在促进了链霉菌孢子的搭便车

图5：搭便车模型的概述

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