Nature Plants | 中国农科院基因组所研究揭示根部分泌物调控根际微生物以改善植物抗性！

三萜类化合物是一个庞大的结构多样的代谢物群体，在植物抗病中具有重要作用。虽然它们的生物合成和调节已被广泛研究，但一般来说，人们对三萜类化合物的转运知之甚少，尽管已经报道了一种参与植物细胞内糖苷生物碱转运的NPF（硝酸盐转运体1/肽转运体家族）转运体。最近，一组特殊的三萜类化合物被证明可以选择性地调节拟南芥的根部细菌微生物群。然而，这些三萜类化合物被运送到土壤中的分子基础尚不清楚。

葫芦科植物合成了一组被称为葫芦素的苦味三萜类。葫芦素B（CuB）和E（CuE），分别是甜瓜（Cucumis melo L.）和西瓜（Citrullus lanatus L.）的主要苦味化合物，在根部进行生物合成，并可能从根细胞中分泌出来。以前，科研人员已经证明这些葫芦素是由生物合成基因簇产生的，其表达受葫芦科组织特异性主调节蛋白的直接调节。然而，这些化合物运输到根细胞膜的机制仍然未知。

2022年8月1日，国际权威学术期刊Nature Plants发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文/马永硕和云南师范大学尚轶团队的最新相关研究成果，题为Root-secreted bitter triterpene modulates the rhizosphere microbiota to improve plant fitness的研究论文。

地下微生物生态系统对植物健康有深远的影响。最近，植物专门的代谢物在塑造根际微生物群方面的重要作用已经被证明。然而，这些代谢物从根部向土壤输送的潜在机制仍有待阐明。葫芦素是葫芦科植物（如甜瓜和西瓜）中特有的苦味三萜类物质，是由类似操作子的基因簇合成的。在这篇文章中，科研人员报告了两个参与运输各自葫芦素的Multidrug and Toxic Compound Extrusion（MATE）蛋白，这一过程与葫芦素的生物合成共同调节。科研人员进一步表明，葫芦素B从甜瓜根部运输到土壤中，通过选择性地富集两个细菌属，即肠杆菌和芽孢杆菌，来调节根际的微生物群，科研人员证明这反过来导致了对土传枯萎病真菌Fusarium oxysporum的强烈抵抗。科研人员的研究提供了关于特殊代谢物的运输蛋白如何操纵根际微生物群，从而影响作物健康的见解。

图1：葫芦科植物中苦味转运蛋白的基因组挖掘

图2：两种葫芦科MATEs的体外和体内功能的特征

图3：CuB在塑造甜瓜根际微生物群中的作用

图4：CuB对甜瓜枯萎病的功能活性特点

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