作物根際免疫制約致病菌入侵機(jī)制破解
金鳳
記者1月14日獲悉，中國(guó)工程院院士、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授沈其榮與西南大學(xué)教授張勇團(tuán)隊(duì)通過(guò)等位基因標(biāo)記技術(shù)，動(dòng)態(tài)示蹤微生物種群變化，解析了作物根際免疫制約土傳致病菌入侵的過(guò)程與微生態(tài)機(jī)制。相關(guān)成果近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。
土傳致病菌是制約土壤健康和糧食安全的典型生物污染因子。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們常采用土壤熏蒸、使用農(nóng)藥抗生素、種植抗性品種等方式來(lái)阻控土傳致病菌。盡管這些方法在當(dāng)季可取得一定效果，但土傳致病菌遺傳多樣性豐富、適應(yīng)能力強(qiáng)，極易產(chǎn)生適應(yīng)性進(jìn)化，導(dǎo)致抗生素失效、作物抗性退化。當(dāng)前，致病菌的多樣性和生態(tài)進(jìn)化研究已經(jīng)成為土壤生物健康領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)。而研究這一問(wèn)題的難點(diǎn)，在于如何動(dòng)態(tài)追蹤致病菌的種群演替規(guī)律。
“研發(fā)高通量精準(zhǔn)追蹤技術(shù)，對(duì)精細(xì)刻畫致病菌種群動(dòng)態(tài)演替至關(guān)重要�！闭撐墓餐ㄓ嵶髡�、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授韋中介紹，根—土交界面是根際抵御土傳致病菌進(jìn)入植物體內(nèi)的天然屏障。根際微生物、根層細(xì)胞、免疫蛋白、拮抗物質(zhì)等共同決定了根際抵御土傳病原菌入侵的能力，即根際免疫能力�！叭欢�，當(dāng)前仍缺乏對(duì)根際免疫強(qiáng)度的有效評(píng)估方法，更缺乏對(duì)根際免疫制約致病菌入侵過(guò)程的深刻理解�！表f中說(shuō)。
為此，團(tuán)隊(duì)以土傳植物病原細(xì)菌青枯菌為研究對(duì)象，采用高通量基因組等位基因標(biāo)記技術(shù)，在青枯菌染色體的非編碼區(qū)插入序列隨機(jī)的DNA片段，人工構(gòu)建了等位基因標(biāo)記的青枯菌復(fù)合群體。他們通過(guò)擴(kuò)增子測(cè)序檢測(cè)DNA片段的豐度變化，采用群體遺傳學(xué)算法量化根際免疫，利用生態(tài)模型探究青枯菌的種群動(dòng)態(tài)變化。
研究發(fā)現(xiàn)，根際免疫強(qiáng)度增加，會(huì)使選擇壓增強(qiáng)，導(dǎo)致成功入侵植物體內(nèi)的青枯菌種類和多樣性減少。其中，根系物理結(jié)構(gòu)和免疫能力的完整性是阻控青枯菌入侵的關(guān)鍵。該研究為土傳致病菌的生態(tài)阻控提供了理論與技術(shù)支撐。
