mBio | 研究揭示植物共生微生物垂直传播的细胞机制！

可遗传的共生体在动物中很常见，在无脊椎动物中有许多例子。半数以上的昆虫物种与可遗传的细菌相互作用。这些模式系统为了解可遗传共生体传播的细胞机制提供了巨大的洞察力。与动物共生体相反，大多数描述良好的植物-微生物共生体依赖于水平传播的共生体，如涉及根瘤菌或菌根真菌的相互作用。只有少数植物类群证明了共生体的遗传性传播，而且对共生体传播的机制还不甚了解。然而，最近的证据表明，垂直传播的共生体也可能是重要的跨代表型的原因。此外，传播方式对宿主-微生物联合体的进化有重要影响。事实上，水平传播的共生体通常是通过伙伴的选择和制裁与奖励的结合来审核的，而垂直传播则被认为是一种通过伙伴忠诚度反馈来建立成功合作的有效机制。

2022年8月30日，国际权威学术期刊mBio发表了比利时根特大学Aurélien Carlier（Current Biology | 比利时根特大学揭示山药叶片共生菌的传播和水平基因转移模式！）团队的最新相关研究成果，题为Motility-Independent Vertical Transmission of Bacteria in Leaf Symbiosis的研究论文。

非洲薯蕷（Dioscorea sansibarensis）和Orrella dioscoreae细菌之间的叶子共生提供了一个有趣的模式系统来研究可遗传的细菌如何传递给下一代。在这篇文章中，科研人员证明用细菌悬浮液接种茎尖足以使新形成的叶片和繁殖体定殖，并确保传播给下一代植物。鞭毛运动不需要在植物内部移动，但对新宿主的定殖很重要。此外，对假定的共生功能的组织特异性调控，突出了叶腺和茎部分生组织中存在两个不同的细菌亚群。科研人员提出，叶腺中的细菌将资源用于共生功能，而茎部顶端的分裂细菌确保分生组织、腺体和繁殖体的成功定殖。宿主内种群的区划与组织特异性调控可能是维持叶子共生中互利关系的一个强有力的机制。

图1 Dioscorea sansibarensis叶尖的解剖图

图2 共生叶腺中毛状体-细菌界面的结构

图3 D. sansibarensis叶子的早期发育和茎尖上的先导尖端

图4 O. dioscoreae和D. sansibarensis在茎尖的关系

图5 O. dioscoreae 菌株在植物体中的量化和竞争指数

图6 O. dioscoreae的传输和功能预测示意图

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”