【LorMe新生】跟随LorMe,观战“微世界”

“庄稼生病了,谁来救救他”农民们聚在一起叹息着,这声音也传到了“土匪”(土壤肥料工作者)的耳朵里。植物—土壤作为一个不可分割的整体,植物生病,这看不见的地下土壤界必然出了问题。为了解决这一难题,LorMe集体出征。

病原菌,土传病害的罪魁祸首,作案手段复杂,作案能力高强,在各种打压下仍然凭借自己的生存之道顽强努力地存活着。然而,这次他们遇上了劲敌高段位人类团队,生存之道逐步被破解,此外该团队还在“微世界”(根际)结交了一些非常有潜力的帮手并成功结盟,队伍逐渐壮大。这些盟友是谁,与病原菌有着怎样的纠葛,其中又有哪些有趣的故事呢?带着这些疑问,走进LorMe战队,观战微世界

01
PART
盟友小噬

“你好,我是小噬同志,一种可以感染细菌的病毒,但我不会滥杀无辜。”

我第一次认识小噬时,它被叫做“感冒病毒”,是一种可以让土传病原青枯菌生病,削弱青枯菌攻击力的病毒。通过进一步了解才知道原来他也有自己的辛酸史:

1915年噬菌体被两位科学家发现,四年后噬菌体用来治疗细菌感染,1924年用于土传病害治疗,然而好景不长,1928年抗生素出现了,凭借抑菌范围广受到大家的欢迎,小噬逐渐淡出人们的视野。抗生素在很长一段时间内发挥了巨大的作用,但随着抗生素的持续使用,细菌也在不断进化,甚至出现了超级细菌,于是视野再次回到了噬菌体防治上。1940年,噬菌体慢慢回归大家的视线。1990年噬菌体治疗引入到青枯病的防治中,小噬与细菌又开始了千计百谋,龙争虎斗的军备竞赛。

◆◆◆

和所有的生物一样,小噬也有自己内部的分工合作,好像哨兵和向导一样:暴力裂解性噬菌体,可直接裂解宿主,完成自我复制;温柔型的溶原性噬菌体,将自己的遗传物质整合到宿主上,与宿主一并复制。结构决定功能,这一看似温柔却颇有心机的结构在一定程度上也成就了噬菌体功能的多样性,有风险有变化便也孕育了可能。比如噬菌体可能会影响细菌相关群落:噬菌体裂解作用促进细菌群落组成的更替,提供营养来源;而溶源过程可能是宿主细菌遗传突变的来源。他在碳代谢,营养物质循环,缓冲性等方面的功能也可能与此有关。如此看来,小噬神秘感十足,潜力有待继续挖掘。

围观盟友噬菌体与病原菌之间的战斗,可谓是愈演愈烈,可以看出在高压条件下只有逼迫自己不断升级才能生存下来,我们也需要这样的“共进化”。在这场战斗中,策略之间的较量很有趣。比如噬菌体鸡尾酒战略,充分彰显了团结就是力量将不同噬菌体组合,组建最强战队,对病原菌施加多重胁迫。而病原菌可以通过突变或下调细胞膜关键受体的表达等策略进化出对噬菌体的抗性,但与此同时是势必要做出一些牺牲。不知道这场战斗里是否也会有三十六计呢,就像是历史军事谋略与根际微生物战争碰撞出的火花一样。而我和小噬的“联手”刚刚开始,期待会有怎样的故事。
盟友老铁
02
PART

铁载体,LorMe的重要盟友,奇货可居,但是每次我遇到他,都会觉得头昏脑胀,总觉得这老铁有点复杂呀。

他是一种可以结合三价铁离子然后供给微生物细胞的低分子量物质,类似招财宝,大家都喜欢,当然病原菌也不例外。病原菌也可以自己分泌铁载体,只是这样一来就会消耗内功减弱攻击力,于是他总想着保留实力等其他根际细菌分泌铁载体后占为己用。看起来是完美的计谋,但一旦计谋被看穿便会成为自己的弱点。

LorMe通过研究从植物根际分离得到的2000多株细菌发现95%的分离细菌都能产生铁载体,有些细菌的铁载体的确能抑制病原菌的生长,也有大量细菌产生的铁载体能被病原菌利用。温室研究发现在植物育苗阶段提前加入具有高产且不会被病原菌“窃取”铁载体能力的有益微生物,可以打赢根际稀缺铁素资源争夺战,保护植物健康。如此一来铁载体便成了队伍中出其不意的杀手锏。

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在与铁载体的认识过程中,还认识了一位铁载体的好朋友顾少华师兄,“我与铁载体的这五年”是他对这段路程的回顾,于我而言,亦是一种激励。去年翻阅LorMe文章时对这位师兄印象很深,因为看到“不要陷入自己的怪圈”这篇文章时我很惊讶。大概内容是这位师兄的研究总结和思考,每一段后面有老师的指导建议,之所以觉得惊讶一是因为师兄可以这么直接的表达自己对研究方向的怀疑,二是因为老师的指导建议很直接明了,是一针见血式的回复。有点羡慕这种交流方式,换言之是羡慕敢于交流,能够接受这种直接的方式。后面的文章里顾师兄出现的次数不多,也不知道他是否走出了怪圈,直到今年看到他成果发表,很厉害。
◆◆◆
原来“今天很残酷,明天更残酷,后天很美好”这句话还是很有道理的。也许以后遇到困惑,感到迷茫的时候,也不至于再束手无措。多沟通,走出去一定可以看到后天的太阳。
03
PART
盟友阿益
有这样一支队伍,其协作能力极强,团队精神极高,人称植物病害的救星,它们就是赫赫有名的有益菌群。
即便人类的悉心呵护,也难免百密一疏,一些病原菌便成为“漏网之鱼”。然而,当植物受到病原微生物攻击时并不会无动于衷,而是通过自身的“努力”来解救自己。如通过改变根系VOCs的组成和产量以招募更多有益菌来保护自己。植物宿主与有益菌群的合作不仅可以帮助植物健康生长,还可能会促进它们的共同进化。

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当看到植物面对危险作出响应时,我竟有些莫名感慨。

反观自身,当我们陷入困境,或者遇到难题时,绝不能只等着被朋友、老师、家人发现然后给予帮助,也应该试着自己去主动解决,可以主动倾诉,也可以主动地去改变自己,在历经多次困境,完成多次主动后,我们便也实现了自己的进化。感慨过后便是好奇,有益菌群到底是一个怎样的群体?又是怎么来帮助植物对抗病原菌的呢?通过阅读,我进一步了解到有益菌群是在多种有益菌组合下构建而成的,其一方面与病原菌竞争养分,另一方面通过产生拮抗物质抑制病原菌。但有益菌群的构建过程比较复杂,其并不是各类功能的简单叠加,也就是说1+1+1可能大于3,也可能小于3。因此只有充分了解科学的复配原则,解决好有益菌群内部的矛盾以及他们与病原菌的关系,才有可能达到目的。此外,有益菌群在根际的定殖也是一个必须攻破的难题。研究发现,多样性高的有益微生物群落能更好的在根际定殖。当然仅仅多样是不够的,其中的奥秘以及解决方法还需要进一步探索。

◆◆◆
看到有益菌们找到了自己的团体,我也得找到属于我的那份归属感,有些“功能”只有在群体状态下才会显现。无论是植物界、土壤界还是人类界,我相信都是如此。

微世界的盟友们就先介绍到这啦,其中有些地方不太专业,欲知具体情况还是要自己亲自去LorMe看一看

后面还有很多关于微世界大战的作战方案,比如知己知彼百战不殆,通过研究青枯菌的多态性,试图让病原菌在内部自相残杀,不攻自破;利用原生动物捕食影响细菌群落组成及其功能;通过伙食配置调控病害和植物抗性等等。在我看来,虽然表面上看起来总是再想尽一切办法让病原菌就地正法,但最好的状态也许是彼此存在,总体效应表现为促进植物生长。病原菌固然让人厌恶,但他在一定程度上可以促进根际微生物群落的进化,没有永远的敌人,有没有永远的朋友我也不知道,不过我希望有。当然,除了根际微生物大战的战况以及各种谋略,这里还有很多有关团队,有关探索,有关成长的故事,有思想的碰撞,走心的分享,也有梦想的星光。

最后,有个好消息要分享,我已经从LorMe粉丝晋升到新成员,从此不再只是观战了。
从这里开始我将要开启新的征程,与伙伴们并肩作战,一同商议构建和谐美好的根际微世界,守卫植物宿主的“江山”。加入LorMe,遇见有趣的人,用心做有意义的事。

——文章来自2020级硕士研究生侯如娇

后   浪

张耀中 |【LorMe新生】LorMe,故事开始的地方!

樊  哲  |【LorMe新生】遇见根际健康的“护卫团”

南京农业大学-土壤微生物与有机肥料团队

微生态与根际健康实验室

Lab of rhizosphere Micro-ecology

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