全新的益生菌-植物互作模式获揭示

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近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业微生物资源团队在微生物肥料菌种与植物互作方面取得新进展，揭示了芽孢杆菌利用Ⅶ型分泌系统在菌-植接触早期快速在根表定殖的策略。相关成果发表在《自然·微生物学》(《Nature Microbiology》)上。中国农科院农业资源与农业区划研究所副研究员刘云鹏、硕士毕业生舒霞和中国林科院华北林业实验中心副研究员陈淋为论文共同第一作者，南京农业大学教授张瑞福、中国农科院农业资源与农业区划研究所副研究员刘云鹏为论文共同通讯作者。

根际益生菌是微生物肥料的主要菌种来源，高效的根际定殖是其发挥各种植物益生功能的前提。有效铁是根际环境中的稀缺资源，也是益生菌在根表定殖的必需元素。根际益生菌一旦在根表定殖形成生物被膜，则可通过其铁载体和生物被膜基质持续为宿主植物提供从土壤中获取的铁元素。所以，快速启动益生菌在植物根表的定殖成膜对植物非常有利。

图为益生芽孢杆菌定殖机制模型。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所供图

该研究以生产上广泛应用的微生物肥料菌种贝莱斯芽孢杆菌SQR9为研究材料，发现其Ⅶ型分泌系统分泌的YukE蛋白能在菌-植互作早期直接插入根细胞膜，导致短暂性的根细胞铁泄漏，从而快速获取铁从而启动根表定殖。这种“先借后还、借少还多”的菌-植互作，代表了一种全新的根际益生菌-植物之间的互作模式，为以根际益生菌为代表的微生物肥料高效发挥作用提供了理论指导。

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