【Mol Plant】南京农大沈其荣院士团队揭示RIN基因驱动根际免疫形成机制

以下文章来源于Mol Plant植物科学 ，作者Zhong Wei

根际微生态系统中植物-土壤-微生物组-病原物之间的交互作用抵御土传病原物入侵的现象和能力被称为根际免疫。植物，尤其是其关键功能基因是根际免疫形成的重要驱动力，然而，目前关于能够调控微生物组驱动根际免疫的潜在植物功能基因的了解还很有限。RIN（RIPENING-INHIBITOR）转录因子在参与植物乙烯代谢、影响果实成熟等方面已有大量研究，但其在调控根际微生物群落，驱动根际免疫方面的机制尚不明确。

2023年8月10日，Molecular Plant 在线发表了南京农业大学资源与环境科学学院沈其荣院士团队微生态与根际健康实验室（以下简称LorMe实验室）题为RIN enhances plant disease resistance via root exudate-mediated assembly of disease-suppressive rhizosphere microbiota 的研究成果。该工作发现RIN通过调控番茄根系分泌物，招募能够抑制土传病原青枯菌的有益微生物，组装抑病型根际微生物组，形成根际免疫。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.08.004

该研究首先比较了野生型番茄（WT）和RIN基因突变体番茄（rin）在灭菌土和自然土中土壤青枯菌生物障碍发生的严重程度，发现除了影响果实成熟外，RIN基因还参与调控番茄抵御土传青枯菌的入侵。在自然土壤中，随着植物生长和果实成熟，相较于先天免疫，微生物介导的根际免疫在维持番茄健康中的贡献逐步增大。

图1 RIN基因参与介导根际免疫

随后，结合宏基因组、代谢组、培养组等研究方法进一步发现WT植株在根际微生物组分类和功能上与rin突变体植株显著不同，链霉菌在植物根际免疫中起到了关键作用。进一步研究发现RIN基因介导的抑病型微生物群落组装与根系分泌物有关，其中关键分泌物核黄素和3-羟基黄酮通过招募链霉菌增强了根际免疫能力。接着，利用过表达乙烯应答转录因子的番茄突变体（ERF.A3-OE）进行研究，发现RIN参与根际免疫机制可能与乙烯代谢和响应有关。最后，使用两个纯合的RIN基因敲除突变谱系(rin-ko)进行验证，发现RIN功能的完全丧失同样导致抗病性降低和抑病型微生物群落的组装受损，进一步证实了RIN通过调控番茄关键根系分泌物，招募抑制土传青枯菌的有益菌，增强根际免疫的机制。

图2 RIN基因调控根际免疫的机制模型

LorMe实验室毕业生杨可铭博士和付蕊欣博士为论文第一作者，实验室杨天杰副教授、广西农业科学院王益奎研究员与韦中教授为论文共同通讯作者。南京农业大学沈其荣院士、徐阳春教授、Alexandre Jousset教授和赫尔辛基大学Ville-Petri Friman教授等参与指导了该项研究。四川大学刘明春教授、重庆大学黄葆文教授、中国农业大学朱本忠和中科院武汉植物园李珊研究员提供了RIN相关材料以及专业领域指导。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

通讯作者简介

韦中教授

南京农业大学教授、博士生导师。主要从事土壤生物障碍根际微生态调控研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划、英国皇家科学院国际合作等项目。以第一或通讯作者在Molecular Plant、Nature Biotechnology、Nature Microbiology等国内外著名期刊发表论文50余篇。

转自：“iPlants”微信公众号

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