南京农业大学沈其荣团队研究揭示土壤细菌挥发物通过进化权衡减弱植物病原菌毒力

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者周小马

微生物挥发性有机化合物（VOCs）是一大类低分子量的亲脂性气态化合物，是初级和次级代谢的结果，通常具有生物活性功能。VOCs可以产生多种生态效应，从细胞与细胞之间的交流到刺激植物生长和激活植物对生物和非生物胁迫的系统性抵抗。此外，微生物VOCs通常具有很高的抗菌活性，可以抑制细菌生长，增加VOC生产者的竞争力。由于细菌物种的先天敏感性不同，VOCs可以通过生态分选推动微生物群落的组成和多样性的变化。此外，VOC的选择有可能通过正向选择增加耐受VOC的细菌基因型的比例。然而，目前还没有关于VOC选择对细菌耐受性和抗性进化的长期影响的数据。

2023年1月12日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了南京农业大学沈其荣团队（Microbiome | 南京农业大学研究揭示原生生物通过微生物组的互作影响植物生长！ISME | 南农沈其荣团队揭示通过控制根际微生物组间接抑制病原菌的生物强化策略！Microbiome | 南农沈其荣团队揭示植物残茬促进真菌介导的土壤病害抑制作用！ISME | 研究揭示捕食型原生生物和病原体抑制细菌之间的营养互作影响植物健康!）的最新相关研究成果，题为Bacterial volatile organic compounds attenuate pathogen virulence via evolutionary trade-offs的研究论文，南京农业大学韦中、Ville-Petri Friman（英国约克大学）和Waseem Raza（荷兰乌德勒支大学）为论文的通讯作者。

土壤细菌产生的挥发性有机化合物（VOCs）由于其强大的抗菌活性，已被证明可以发挥植物病原菌的生物防治潜力。虽然VOCs对土壤微生物生态学的影响已被证实，但它们对植物病原菌进化的影响还不甚了解。在这篇文章中，科研人员通过实验研究了植物病原细菌青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）如何适应由生防细菌解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens T-5）产生的VOC混合物，以及这些适应性如何影响其毒性。科研人员发现，VOC的选择导致了VOC耐受性的明显增加，这伴随着对土壤细菌通常产生的几种抗生素的交叉耐受。越来越多的VOC耐受性导致了与R. solanacearum毒力的权衡，导致其在植物内的致病性几乎完全丧失。在遗传水平上，这些表型的变化与编码脂多糖O-抗原（wecA）和4型菌毛生物合成（pilM）的基因的平行突变有关，这两个基因都与外膜对抗生素的渗透性和植物病原体的毒力有关。反向遗传工程显示，这两个突变都很重要，其中pilM对毒力的负面影响相对较大，而wecA对增加抗生素耐受性的影响相对较大。总之，科研人员的结果表明，微生物的VOCs是细菌进化的重要驱动力，并有可能在生物防控中通过进化权衡来选择毒性较低的病原体。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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