近日，資環(huán)所農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境研究中心余向陽研究團(tuán)隊在國際植物學(xué)權(quán)威期刊Journal of Experimental Botany （1區(qū)、IF=5.908）發(fā)表題為“Rice （Oryza sativa L.） recruits sphingomonas strain HJY-rfp via root exudate regulation to increase chlorpyrifos stress tolerance and boost residual catabolism.”的研究論文。該研究揭示農(nóng)藥毒死蜱污染暴露下水稻主動招募降解性內(nèi)生菌的機(jī)制及生物學(xué)意義。

 

　　農(nóng)藥毒死蜱脅迫下水稻-內(nèi)生菌的互作模式

 

　　研究團(tuán)隊在實驗中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)生菌Sphingomonas sp. strain HJY 更傾向于定殖毒死蜱處理水稻植株，即水稻在農(nóng)藥毒死蜱暴露下主動招募更多的降解性內(nèi)生菌進(jìn)行共生互作。利用LC-MS的非靶向代謝組學(xué)技術(shù)分析毒死蜱處理前后水稻根系分泌物組分變化，發(fā)現(xiàn)毒死蜱脅迫能夠改變根系分泌物中氨基酸和有機(jī)酸組分含量占比，而該組成變化顯著影響水稻根際周遭降解菌的趨化性，誘導(dǎo)條件內(nèi)生菌根系定殖及植株體內(nèi)轉(zhuǎn)移。通過進(jìn)一步分析內(nèi)生菌定殖對水稻生理生化表型的影響，發(fā)現(xiàn)降解性內(nèi)生菌定殖能夠有效緩解毒死蜱污染對水稻造成的氧化損傷，并刺激植株體內(nèi)農(nóng)藥代謝解毒酶系的表達(dá)活性，進(jìn)而加速殘留農(nóng)藥的消解代謝，在污染脅迫條件下維持水稻植株正常生長。

 

　　這些發(fā)現(xiàn)說明區(qū)別于人工接種農(nóng)藥降解菌，水稻會根據(jù)自身環(huán)境調(diào)整根際微環(huán)境，主動構(gòu)建有益的內(nèi)生菌群以提高自身耐受農(nóng)藥污染脅迫的能力。而對農(nóng)藥暴露下水稻作物等的根系分泌物與潛在功能內(nèi)生菌的互作機(jī)制研究將為利用內(nèi)生降解菌調(diào)控農(nóng)藥殘留，保障食品質(zhì)量安全提供新的思路。論文第一署名單位為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，資環(huán)所助理研究員馮發(fā)運(yùn)為論文第一作者，余向陽研究員為通訊作者。項目得到了國家自然科學(xué)基金項目以及國家重點研發(fā)計劃的資助。

 

　　文章鏈接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erab210/6275479