Microbiome | 中山大学曹理想和张仁铎等：香蕉工程内生菌提升香蕉枯萎病抗性
推荐：江舜尧
编译：野草
编辑：董小橙
中山大学学者曹理想和张仁铎等人于2019年5月15日在《Microbiome》上发表题目为《Engineering banana endosphere microbiome to improve Fusarium wilt resistance in banana》的文章。该文章通过比较香蕉根和茎尖在生长和枯萎过程中的内生细菌和真菌群落，了解香蕉枯萎病过程中关键菌种与植物之间的相互作用。对关键菌种进行了分离，并进一步改造以提高香蕉抗枯萎病能力。
文章摘要
背景：植物微生物组强调了内生微生物组对寄主植物生长和健康的重要性。微生物群落分析是一种在鉴定在群落中处于更中心位置的关键微生物物种的一种有效方法。本研究的目的是通过比较香蕉根和茎尖在生长和枯萎过程中的内生细菌和真菌群落，了解香蕉枯萎病过程中关键菌种与植物之间的相互作用。对关键菌种进行了分离，并进一步改造以提高香蕉抗枯萎病能力。
结果：香蕉内生微生物群落结构在植物生长和枯萎过程中发生了变化。随着香蕉植株的发育，茎尖和根的细菌和真菌多样性增加。所有样品中均检测到不同相对丰度的肠杆菌科细菌群。克雷伯氏菌可能是香蕉幼苗生长过程中的关键细菌。枯萎病相关镰刀菌的相对丰度在枯萎过程中没有增加。将内生肠杆菌科菌株肠杆菌E5、Kosakonia sp. S1和Klebsiella sp. Kb在肠杆菌科选择培养基上分离得到，并在细菌细胞壁上表达1-氨基环丙基-1-羧酸脱氨酶(分别为E5P、S1P和KbP)进行进一步工程设计。盆栽试验表明，接种E5、E5P、S1和S1P菌株的植株对枯萎病的抗性较未接种的对照植株有提高，而接种克雷伯氏菌(Kb和KbP)的植株对枯萎病的抗性没有提高。与野生菌株E5和S1接种相比，工程菌株E5P和S1P分别显著提高了黄萎病抗性，促进了植株生长。结果表明，香蕉菌群中的关键种数量可能不占优势，关键种的功能作用可能与香蕉抗枯萎病有关。
结论：工程菌ACC脱氨酶活性对抗香蕉抗枯萎病和促进香蕉生长具有重要作用。利用ACC脱氨酶在植物细胞壁上修饰关键菌是一种很有前景的促进植物生长和提高抗病性的方法。
关键词：1-氨基环丙基-1-羧酸脱氨酶，香蕉，内部寄生植物，肠杆菌属，乙烯，枯萎病
文中主要图片说明
图1 | 外植体假茎和根(Sstem和Sroot)和健康香蕉植株的茎尖和根(Btip和Broot)的样本中的细菌OTUs分布。
图2 | 香蕉植株枯萎病相邻但无枯萎症状的根和茎尖(Hroot和Htip)和枯萎病香蕉植株的茎尖和根(Wtip和Wroot) 样品的真菌OTUs分布;b香蕉外植体(Sstem和Sroot)的假茎和假根，健康香蕉植株的茎尖和根系(Btip和Broot) 样品的真菌OTUs分布
图3 | 外植体假茎和假根(分别称为Sroot和Sstem)中细菌OTUs的系统发育分析
图4 | 健康香蕉植株茎尖和根(Btip和Broot)中细菌OTUs的系统发育分析
图5 | 与枯萎植物相邻但无枯萎症状的香蕉植株茎尖和根(Hroot和Htip)的细菌OTUs的系统发育分析
图6 | 枯萎香蕉植株茎尖和根(Wtip和Wroot)中细菌OTUs的系统发育分析
图7 | 香蕉植株枯萎病相邻但无枯萎症状的根和茎尖(Hroot和Htip)，枯萎病香蕉植株的茎尖和根(Wtip和Wroot)，香蕉外植体(Sstem和Sroot)的假茎和假根以及健康香蕉植株的茎尖和根系(Btip和Broot)真菌OTUs的系统发育分析
图8 | 香蕉植株枯萎病相邻但无枯萎症状的根和茎尖(Hroot和Htip)，枯萎病香蕉植株的茎尖和根(Wtip和Wroot)，香蕉外植体(Sstem和Sroot)的假茎和假根以及健康香蕉植株的茎尖和根系(Btip和Broot)内生真菌OTUs的系统发育分析
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