Plant Journal | 研究揭示根部益生菌通过基因沉默机制诱导植物生长和系统抗病性！

深绿木霉（Trichoderma atroviride）是一种根部定殖真菌，给植物带来多种益处。在植物中，小RNA（sRNA）介导的基因沉默（sRNA-MGS）在生长、发育和病原体攻击中起着关键的作用。

2021年11月22日，国际权威学术期刊The Plant Journal发表了墨西哥圣路易斯波托西科学研究技术学院（IPICYT）Sergio Casas-Flores团队的最新相关研究成果，题为The small RNA-mediated gene silencing machinery is required in Arabidopsis for stimulation of growth, systemic disease resistance, and the suppression of nitrile-specifier, NSP4 gene by Trichoderma atroviride的研究论文。美国加州大学河滨分校金海翎教授（Cell Host & Microbe | 加州大学河滨分校金海翎团队揭示染色质重塑蛋白调节植物免疫受体NLRs！PNAS | 加州大学河滨分校金海翎团队揭示具有预防和治理柑橘黄龙病双重功能的稳定抗菌肽！Nature Plants | 加州大学金海翎团队揭示RNA结合蛋白有助于植物细胞外囊泡中的小RNA装载！）为论文的共同作者。

在这篇文章中，科研人员探讨了拟南芥sRNA-MGS途径的核心成分在其与木霉菌相互作用过程中的作用。在与木霉菌相互作用时，sRNA-MGS相关基因与拟南芥防御相关基因的表达一致，这些基因与水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）途径相关。在施加著名的病原体相关分子模式（PAMPs）flg22和几丁质后，叶片中的SA和JA相关基因被木霉菌激发。防御相关基因在根部也被激发，但程度和方式不同。AGO基因和RNA依赖性DNA甲基化途径（RdDM）的突变体的表型特征显示，不同的sRNA-MGS对于诱导对抗灰霉病的系统获得性抗性、触发植物防御相关基因以及木霉菌的根部定殖是必不可少的。由木霉菌诱导的植物生长取决于功能性的RdDM。对拟南芥NSP4（Nitrile Specifier Protein-4）基因座的DNA甲基化和组蛋白N-尾修饰模式的分析表明，RdDM突变体的表观遗传修饰有所改变。此外，NSP4是诱导系统性获得性抗性对抗灰霉病和避免木霉菌增强根系定殖所必需的。总之，科研人员的结果表明，RdDM在拟南芥中对建立与木霉菌的有益关系至关重要。科研人员提出，DNA甲基化和组蛋白修饰是植物被有益真菌诱导对抗灰霉病的必要条件。

图1. DCL和AGO基因在拟南芥中的局部和系统表达与SA和JA/ET相关基因的表达模式相一致

图2. 在拟南芥中，功能性的AGO4、POL V、RDR2和胞嘧啶DNA甲基转移酶CMT3、DRM1和DRM2对于T. atroviride诱导的植物生长是必需的

图3. 拟南芥需要功能性的AGO2、AGO4和RDR2来诱导木霉菌对灰霉病的系统性抵抗

图4. 拟南芥 ago2-1, ago4-2, 和 rdr2-1在木霉菌存在的情况下不能正常诱导其免疫反应

图5. 在拟南芥-木霉的相互作用中需要RdDM和AGO2的功能核心成分，这与DNA甲基化和组蛋白H3Lys9乙酰化的改变有关

图6. NSP4调节植物对灰霉病的系统抗性和木霉菌的根系定殖的诱导

图7. sRNA介导的基因沉默（sRNA-MGS）在木霉-拟南芥相互作用中的模型

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