近日，《Nature Plants》以封面論文形式刊登了浙江大學農(nóng)學院微生物生態(tài)化學研究小組題為“Bacterial seed endophyte shapes disease resistance in rice”的研究成果。該研究率先揭示了水稻與種子內(nèi)生菌響應病原菌脅迫的共進化規(guī)律，并提出種子是親本抗病性“進化遺產(chǎn)”的新觀點。研究為抗病性資源挖掘、抗病性喪失治理開辟了新途徑，對研發(fā)新型微生物組“綠色農(nóng)藥”具有重要意義。
種傳細菌病害嚴重影響我國谷物類糧食作物的安全生產(chǎn)。探索抗病性是研發(fā)環(huán)境友好型病害防控技術的基礎，對穩(wěn)定全球糧食供應起著重要作用。在與病原菌進行的長期“軍備競賽”中，植物抗病性受天然免疫系統(tǒng)進化所驅(qū)動。然而，植物抗病性是否與自身攜帶的微生物組有關？是否能夠世代遺傳？這些科學問題仍鮮為人知。
為了尋找答案，研究人員收集了8172份水稻種質(zhì)樣本。在觀察抗病性表型時，發(fā)現(xiàn)了一種有趣的表型分化現(xiàn)象：抗病性分化表型具有地理分布特異性，且與其種子內(nèi)生細菌群落結構的差異緊密相關。抗性表型的內(nèi)生微生物組結構表現(xiàn)為鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）的顯著富集。跟進分析表明，核心成員瓜類鞘氨醇單胞菌（Sphingomonas melonis）不僅能在抗性表型中世代傳遞，而且可賦予易感表型抗病性。S. melonis在水稻細菌性穗枯病菌（Burkholderia plantarii）侵染時作出負反饋響應，在質(zhì)外體中積累化學小分子信號氨茴酸（Anthranilic Acid）。B. plantarii接觸氨茴酸后，其RpoS轉錄級聯(lián)反應調(diào)控的毒力因子（Tropolone）生物合成通路受到干擾，最終喪失侵染力。綜上表明，種子內(nèi)生菌作為宿主植物的“延伸免疫系統(tǒng)”，為抗擊病原菌前線構筑了另一道“防線”。
該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、浙江大學高層次人才培育支持專項計劃等項目資助。浙江大學博士研究生松本春柰為論文第一作者，王蒙岑副教授為通訊作者，奧地利格拉茨工業(yè)大學（Graz University of Technology）Tomislav Cernava助理教授為共同通訊作者。浙江大學為第一和通訊作者單位。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41477-020-00826-5
?。ㄞr(nóng)藥與環(huán)境毒理研究所供稿）
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