Nature Microbiology | 研究揭示拟南芥叶片微生物群对抗病原细菌的保护作用！

在自然界中，植物不是作为单独的生物体生长，而是大量微生物（即植物微生物群）的宿主。特别是，细菌微生物群已经在不同的植物物种、地理位置和年份进行了深入研究。它们在属级和更高的分类等级上表现出明显的趋同，而在更精细的分类分辨率上，植物物种之间存在明显的差异。微生物群对植物的表型有贡献，并影响植物的发育和对非生物和生物胁迫的抵抗。与植物相关的微生物可以增加限制性营养物质的可用性，影响开花时间，提高对干旱和盐度胁迫的抵抗力，减轻病原体挑战的病害进展，使植物微生物群成为农业应用的目标（Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康）。

然而，要成功应用微生物群介导的表型，需要了解微生物群的有益功能的基本机制，以及这些功能是如何从其成员的特性、宿主基因型和环境条件中产生的。核心叶际微生物群落的成员可以保护拟南芥对抗叶面病原体。然而，植物保护是否广泛，以及叶际微生物的保护模式在多大程度上不同，目前还不清楚。

2021年11月24日，国际权威学术期刊Nature Microbiology发表了瑞士苏黎世联邦理工学院Julia Vorholt（Nature Microbiology | 背靠背！苏黎世联邦理工学院研究揭示植物微生物群落稳态机制！Nature Plants | 不同威胁，相同反应！苏黎世联邦理工学院揭示植物免疫的普遍非自身反应！PNAS | 苏黎世联邦理工学院研究揭示土壤微生物变化对植物器官微生物群落的影响！）团队的最新相关研究成果，题为Protective role of the Arabidopsis leaf microbiota against a bacterial pathogen的研究论文。

在这篇文章中，科研人员对At-LSPHERE的植物保护能力进行了系统分析，At-LSPHERE是一个来自拟南芥的>200个细菌分离株的集群，针对病原细菌丁香假单胞菌番茄致病变种DC3000。总共有224个细菌叶片分离株在gnotobiotic系统中被单独评估为植物保护。对抗病原体的保护作用各不相同，约10%的叶片微生物群落菌株提供了完全的保护，约10%显示了中间水平的保护，其余约80%在侵染后没有明显减少病害表型。最具保护性的菌株分布在不同的分类群中。合成群落实验显示了菌株的叠加效应，但也显示了单一菌株可以在群落背景下提供全面保护。科研人员还确定了有助于植物保护的不同机制。尽管模式触发的免疫核心受体信号参与了一部分菌株的保护，但其他菌株在没有功能性植物免疫受体BAK1和BKK1的情况下也能进行保护。使用比较基因组学方法与诱变技术相结合，科研人员揭示了细菌与病原体的直接相互作用有助于根瘤菌Leaf202的植物保护。这表明，基于所提供的数据的计算方法可以用来确定微生物群对植物保护的重要基因。

图1：实验筛选系统概述

图2：At-LSPHERE的植物保护概述

图3：At-LSPHERE的保护性菌株以高密度定殖于叶际

图4：SynCom实验揭示了特定群落的保护益处

图5：根据冷光影像分析，bak1/bkk1植物背景的植物保护在一个子集的菌株中强烈减少

图6：T6SS与At-LSPHERE中的根瘤菌的植物保护有关

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