根際微生物是植物的第二基因組，對植物的生長和健康具有重要作用，其中的根際促生菌是微生物肥料的主要生產菌種，是支撐農業綠色發展的重要投入品。肥料微生物生存于根際土壤，作用于植物根系，其在植物根表的高效定殖是發揮植物益生作用的前提。植物會通過免疫防衛反應抵抗微生物的定殖和侵染，其中識別非己成分而產生的活性氧爆發是植物免疫的第一道屏障，有效應對植物免疫防衛才能夠高效定殖。然而，對植物免疫的研究一直以來都圍繞著病原微生物和其共生菌（如根瘤菌和菌根真菌）展開，對于與其結合緊密但非共生的根際促生菌（同時也是微生物肥料的主要生產菌種）如何應對植物根系免疫并成功定殖還不清楚。
4月17日，植物環境互作領域權威期刊《Plant Cell & Environment》在線發表了農業微生物資源團隊關于有益芽孢桿菌根際定殖過程中應對植物免疫防衛氧爆發策略的最新研究成果（Bacillus velezensis tolerance to the induced oxidative stress in root colonization contributed by the two-component regulatory system sensor ResE）。植物能夠識別細菌所產生的保守微生物相關分子模式（Microbe-associated molecular pattern, MAMP）產生基礎免疫，并伴隨著活性氧的爆發。細菌的鞭毛多肽flg22是目前研究最為透徹的MAMP，文章比較了多個病原菌與益生菌、尤其是芽孢桿菌的flg22序列，發現決定flg22的免疫激發效應的關鍵氨基酸位點在有益芽孢桿菌中比較保守，進一步實驗發現有益芽孢桿菌flg22能夠引發黃瓜、擬南芥葉片、根系的活性氧爆發。然而與病原菌不同的是，活體的有益微生物能夠激發植物活性氧爆發，而活體的病原菌由于多方面的免疫抑制和逃逸策略，并未激發植物的活性氧爆發，但有益芽孢桿菌卻能夠比病原菌耐受數倍濃度的活性氧。該研究發現，芽孢桿菌的一類保守的雙組份調控系統ResDE參與了對活性氧的耐受，缺失了ResDE系統的芽孢桿菌突變體活性氧耐受能力和根際定殖水平顯著降低，但對活性氧產生缺失的植物突變株定殖無影響，證實ResDE通過參與活性氧的耐受進而促進了芽孢桿菌的根際定殖。
根際促生菌激發植物免疫防衛并耐受活性氧爆發的機制
該研究表明，益生芽孢桿菌與病原細菌在應對植物活性氧爆發問題上采用了不同的策略，病原菌通過主動關閉或者逃逸植物的活性氧爆發，而益生芽孢桿菌由于其生活在根表而不侵染至根內，更傾向于耐受活性氧。該研究成果為肥料微生物定殖的調控提供了理論參考。
資環學院博士研究生張慧慧為論文第一作者，中國農科院農業資源與農業區劃研究所劉云鵬副研究員與南農大資環學院張瑞福教授為論文共同通訊作者，該研究同時得到國家自然科學基金、中國農科院創新工程的資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14068
日期：2021-04-20
4月17日，植物環境互作領域權威期刊《Plant Cell & Environment》在線發表了農業微生物資源團隊關于有益芽孢桿菌根際定殖過程中應對植物免疫防衛氧爆發策略的最新研究成果（Bacillus velezensis tolerance to the induced oxidative stress in root colonization contributed by the two-component regulatory system sensor ResE）。植物能夠識別細菌所產生的保守微生物相關分子模式（Microbe-associated molecular pattern, MAMP）產生基礎免疫，并伴隨著活性氧的爆發。細菌的鞭毛多肽flg22是目前研究最為透徹的MAMP，文章比較了多個病原菌與益生菌、尤其是芽孢桿菌的flg22序列，發現決定flg22的免疫激發效應的關鍵氨基酸位點在有益芽孢桿菌中比較保守，進一步實驗發現有益芽孢桿菌flg22能夠引發黃瓜、擬南芥葉片、根系的活性氧爆發。然而與病原菌不同的是，活體的有益微生物能夠激發植物活性氧爆發，而活體的病原菌由于多方面的免疫抑制和逃逸策略，并未激發植物的活性氧爆發，但有益芽孢桿菌卻能夠比病原菌耐受數倍濃度的活性氧。該研究發現，芽孢桿菌的一類保守的雙組份調控系統ResDE參與了對活性氧的耐受，缺失了ResDE系統的芽孢桿菌突變體活性氧耐受能力和根際定殖水平顯著降低，但對活性氧產生缺失的植物突變株定殖無影響，證實ResDE通過參與活性氧的耐受進而促進了芽孢桿菌的根際定殖。
根際促生菌激發植物免疫防衛并耐受活性氧爆發的機制
該研究表明，益生芽孢桿菌與病原細菌在應對植物活性氧爆發問題上采用了不同的策略，病原菌通過主動關閉或者逃逸植物的活性氧爆發，而益生芽孢桿菌由于其生活在根表而不侵染至根內，更傾向于耐受活性氧。該研究成果為肥料微生物定殖的調控提供了理論參考。
資環學院博士研究生張慧慧為論文第一作者，中國農科院農業資源與農業區劃研究所劉云鵬副研究員與南農大資環學院張瑞福教授為論文共同通訊作者，該研究同時得到國家自然科學基金、中國農科院創新工程的資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14068
日期：2021-04-20
