近年來(lái)，隨著氣候變化和耕作制度等改變，禾谷鐮刀菌等引起的小麥赤霉病頻繁爆發(fā).小麥赤霉病及病菌產(chǎn)生的多種真菌毒素威脅我國(guó)小麥豐產(chǎn)和食品安全，已被列為我國(guó)一類(lèi)作物病害。赤霉病菌常以其有性態(tài)子實(shí)體-子囊殼在田間作物秸稈大量繁殖，小麥揚(yáng)花期間子囊殼成熟后釋放的子囊孢子是病害重要的初侵染源。因此，篩選利用高效生防菌來(lái)抑制病菌子囊殼形成，將是綠色防控赤霉病的重要措施之一。
浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院陳云研究組與中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所白洋研究組合作，在Nature Microbiology上，在線發(fā)表了題為Fusarium fruiting body microbiome member Pantoea agglomerans inhibits fungal pathogenesis by targeting lipid rafts（DOI:10.1038/s41564-022-01131-x）的研究論文。該研究分析了小麥赤霉病菌有性態(tài)子實(shí)體-子囊殼的附著微生態(tài)中種群結(jié)構(gòu)特征，并在子囊殼微生態(tài)中篩選出一批高效生防細(xì)菌。研究以“生防細(xì)菌-赤霉病菌”為互作模型，闡明了子囊殼來(lái)源生防細(xì)菌會(huì)分泌活性物質(zhì)靶向病原真菌脂伐結(jié)構(gòu)，抑制病原真菌菌絲生長(zhǎng)從而防治病害的機(jī)理，揭示了一種“細(xì)菌-真菌”跨界互作新機(jī)制。該工作為后續(xù)利用生防菌劑壓低赤霉病初侵染源，綠色防控赤霉病提供重要支撐。
細(xì)菌和真菌是微生態(tài)的主要組成部分，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和宿主健康和功能至關(guān)重要。當(dāng)前，關(guān)于動(dòng)植物等宿主的微生態(tài)結(jié)構(gòu)特征研究較多，但關(guān)于真菌組織附著的微生態(tài)及微生態(tài)中種群間互作的分子機(jī)制研究鮮有報(bào)道。本研究以小麥赤霉病為對(duì)象，開(kāi)展了真菌組織附著微生態(tài)及微生物種群間互作研究。研究在江蘇、安徽兩省麥田采集了大量的子囊殼樣品，進(jìn)行了子囊殼附著的細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)分析，明確了子囊殼的微生態(tài)種群來(lái)源于秸稈。該研究構(gòu)建了子囊殼來(lái)源的可培養(yǎng)微生物組，并結(jié)合平板拮抗、室內(nèi)生測(cè)和田間防效篩選到一株高效生防細(xì)菌ZJU23。基于生物信息學(xué)、遺傳學(xué)和生物化學(xué)等方法，研究確定了生防菌ZJU23為成團(tuán)泛菌，鑒定出ZJU23分泌的抑菌活性物質(zhì)草歐菌素A及其合成基因簇。進(jìn)一步機(jī)理研究揭示，草歐菌素A與細(xì)胞膜上組分麥角甾醇結(jié)合，破壞病菌脂筏結(jié)構(gòu)和細(xì)胞膜完整性，從而抑制病菌生長(zhǎng)、致病和毒素合成。重要的是，草歐菌素A具有廣譜的抑菌活性，對(duì)重要作物病原真菌和測(cè)試的人類(lèi)致病真菌均有很好的效果，且抑菌效果優(yōu)于臨床抗真菌藥物氟康唑和兩性霉素，顯示出較好的應(yīng)用前景。研究報(bào)道了病原真菌有性態(tài)組織附著的細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)特征，揭示了“細(xì)菌-真菌”跨界互作新機(jī)制，并為研發(fā)ZJU23等微生物農(nóng)藥阻斷初侵染源防控赤霉病奠定了基礎(chǔ)。
奧地利格拉茨理工大學(xué)、清華大學(xué)、美國(guó)夏威夷大學(xué)、美國(guó)東北大學(xué)的科研人員參與研究。研究工作得到浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。
生防細(xì)菌成團(tuán)泛菌ZJU23-禾谷鐮刀菌互作模式
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