【LorMe成果】成也铁载体败也铁载体：根际微生物稀缺资源争夺战
对稀缺资源的争夺是生物世界的永恒主题，植物根际的微生物也不例外。根际有益微生物与病原微生物之间，围绕什么稀缺资源进行争夺？如何上演你争我夺？对作物健康有什么影响？LorMe实验室近日取得重要进展，成果揭示根际微生物铁载体介导根际菌群与土传病原青枯菌互作，在作物健康中发挥了关键作用。当地时间5月11日，成果在国际权威学术期刊《自然微生物学》Nature Microbiology在线发表。
在寄主植物根际，病原菌种群数量的一般都会大量增加，数量激增必然需要大量资源。常规的碳、氮等重要资源土壤-植物都能提供，对稀缺资源的争夺才是这场你死我活的战争焦点。三价铁就是根际微生物争夺的稀缺资源：微生物必需，根际浓度极低。为了获取铁，微生物会产生一种高效结合Fe3+的低分子化合物——铁载体。理论上来说，每个微生物的铁载体都是有识别码的，如果病原菌掌握了这些识别码，就可以窃取这些铁载体，这样的微生物只能被病原菌剥削，种群数量自然很低。只有产生铁载体的能力强，并且它的铁载体又不能被病原菌识别利用，这样的根际微生物才能更好地享用根际丰富的碳、氮等营养资源，保持较高的种群数量，这样的微生物才可能保护植物健康。
上述只是理论推测，缺少实证数据。复杂的根际微生物是否都能产生铁载体？哪些微生物的铁载体能抑制病原菌的入侵？哪些为病原菌的入侵提供了便利？问题看似简单，其实挑战非常大。
为了回答这些问题，微生态与根际健康实验室从植物根际分离得到2000多株细菌，发现95%的分离细菌都能产生铁载体，有些细菌的铁载体的确能抑制病原菌的生长，但也有大量细菌产生的铁载体能被病原菌利用。田间研究发现产生抑制型铁载体的根际细菌与病原菌的竞争共存能力强，而产生便利型铁载体的细菌与病原菌的竞争共存能力弱。温室研究发现在植物育苗阶段提前加入具有高产且不会被病原菌“窃取”铁载体能力的有益微生物，可以打赢根际稀缺铁素资源争夺战，保护植物健康。
该研究为利用根际有益微生物解决土传病害问题、开拓植物健康“铁载体靶向疗法”提供了新思路。
顾少华博士生和国家自然科学基金优秀青年项目获得者韦中博士为共同第一作者，徐阳春教授和韦中博士为共同通讯作者。沈其荣教授，杨天杰博士，王孝芳博士，梅新兰硕士，邵正英博士生，李梅博士生，曹可豪硕士生，瑞士苏黎世大学Rolf Kümmerli和Jos Kramer，荷兰乌特勒支大学Alexandre Jousset以及英国约克大学Ville-Petri Friman参与了这一工作。
据了解，近年来，南京农业大学微生态与根际健康实验室依托农业资源与环境国家双一流学科，在国家自然科学基金、973项目、国家重点研发计划和江苏省自然科学基金等项目资助下，在揭示抑病型土壤微生物区系形成机制、菌群互作机制与益生菌群构建和抑病型土壤微生物群落调控等方面取得系列重要突破。相关工作在Nature Biotechnology、Nature Microbiology、Nature Communications、Science Advances，Ecology Letters和Microbiome等国际著名期刊发表。
全文链接：
https://www.nature.com/articles/s41564-020-0719-8