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学术静态
mBio | 湖南大学揭露内生放线菌调控水稻发展与进攻均衡的感化机制
2021年08月14日    检查156次

农业出产中为了削减各类病害带来的严重丧失,今朝经常操纵的经济且环保的方式是选育作物抗病品种或操纵抗病基因增添作物抗病性。可是,动物进攻病害才能与其一般发展发育为一对抵触体,为了进步其抗病害才能,动物凡是会以就义本身局部发展发育作为价格,将更多的能量转移到进攻机制上。是以,均衡发展和进攻之间的抵触是完成作物抗病减产的关头,其调控机制这一迷信题目已成为以后研讨的热门和难点。在天然界中,动物生境中存在着多种微生物,可经由进程与动物发生彼此感化调理作物发展与进攻间的均衡。停止本日,已发明一些具备此潜力的无益微生物,比方,内生假单胞菌(Pseudomonas)和生防木霉菌(Trichoderma)等。今朝,这方面的研讨固然已起步,但范围于很是无限的微生物品种,对于益生菌介导的抗病与发展均衡的调控机制研讨则几近是空缺。

2021年8月10日,美国微生物综合顶级开源期刊mBio在线颁发了来自湖南大先生物学院动物-微生物互作科研团队题为“EndophyticStreptomyces hygroscopicusOsiSh-2-Mediated Balancing between Growth and Disease Resistance in Host Rice”的研讨论文。该研讨揭露了内生放线菌OsiSh-2与水稻构成共生体,引诱宿主水稻进入“进攻戒备”状况,加强抗病才能的同时到场调控发展与进攻相干代谢路子的呼应程度,从而保持水稻发展和进攻均衡的感化机制。



研讨经由进程多年的大田尝试证明内生放线菌OsiSh-2具备凸起的生防潜力,叶表喷施其孢子悬液可较着下降水稻苗瘟和穗瘟的病发率,防效别离可达45.3%和61.0%。同时,在未感病和感病状况下,经OsiSh-2处置的水稻比拟对比组均有较着的促生减产功效,且该进程依靠于OsiSh-2活体情势。进一步研讨标明,OsiSh-2一方面能间接按捺稻瘟病菌发展,禁止其经由进程叶表入侵水稻;另外一方面,在与水稻构成共生体后,能使水稻处于高效节能的进攻戒备状况,进步对病原菌的辨认和呼应才能,并保持水稻绝对不变的发展状况;同时,OsiSh-2还能有用增进水稻叶绿体发育并进步光合感化效力,在保持感病时水稻的一般发展发育也具备凸起感化。

本研讨操纵卵白质组学研讨手艺连系转录程度阐发在份子程度上确证了OsiSh-2到场水稻体内发展和进攻相干代谢通路的调控。感病后,对比组水稻体内大批卵白被稻瘟病菌激活抒发。生信阐发功效标明,这些卵白多聚类于能量供应或耗损相干的代谢路子,如脂肪酸降解、糖酵解/糖异生、核糖体、内吞感化和双萜类物质分解等。比拟对比组,近80%的上述卵白抒发程度在OsiSh-2处置组中下降,标明OsiSh-2有用减缓了感病时水稻体内能量的急剧耗损,这对保持水稻一般发展发育是相当首要的。同时,OsiSh-2还有用下降了稻瘟病菌对水稻体内光合感化和氮代谢进程的按捺,以保障能量的不时发生与供应,终究完成感病时发展与进攻之间的彼此均衡。

图1.内生放线菌OsiSh-2在田间可加强水稻抗稻瘟病才能并进步产量


2.内生放线菌OsiSh-2调控水稻发展和进攻均衡的感化形式图


博士后高艳为本论文第一作者,朱咏华传授和刘选明传授为配合通信作者。湖南亚华种业迷信研讨院和杂交水稻研讨中间的杨远柱研讨员等也到场了本研讨的局部任务。本研讨获得国度天然迷信基金、湖南省重点研发名目和湖南省严重科技专项等名目的帮助。

湖南大先生物学院朱咏华传授研讨组持久以动物内生菌(首要为放线菌)为研讨工具,分手并挑选具备调控动物发展发育及抗逆才能的功效性内生菌,并研讨其和与动物互作的份子机制,开辟用于生物农药、肥料的微生物质源和高活性代谢产品出产的新路子。该团队前后在Total of science environment、TheCropJournal、Biotechnology for Biofuels等国际外首要学术期刊上颁发50多篇高程度研讨论文,获得受权专利5项。

论文链接:

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