2021-01-13
2021年1月4日，新年伊始之际，派森诺生物与浙江大学农业与生物技术学院王蒙岑老师课题组合作的题为《Bacterial seed endophyte shapes disease resistance in rice》的文章荣登Nature Plants封面！该文章通过高通量测序、基因敲除和分子相互作用测定等方法揭示了水稻种子内生菌在植物抗病过程中所发挥的“延伸免疫系统”新功能，表明定向改造内生菌群对植物抗病性具有促进作用。
研究背景：
随着全球人口的增长，人类对农产品的需求将大幅度增加。水稻（Oryza sativa L）是世界上一半人口的主要粮食作物，其生产在维持全球粮食供应方面发挥着重要作用。但随着全球变暖等气候的影响，种传细菌性病害对水稻的影响逐渐突出。但人们对这方面的研究还不是很完善，故研究细菌性病害对水稻的影响已刻不容缓。
研究思路：
主要的组学研究方法：
微生物组测序：
植物种子内生菌16S rRNA基因V3-V4区和ITS序列测序
Illumina高通量测序平台
QIIME 2分析
转录组测序：
原核转录组测序
Illumina高通量测序平台
表达差异分析
部分数据展示：
不同地区水稻种子幼苗在抗病性上出现表型分化。
种子核心内生菌与抗病性关联机制分析。
核心菌Sphingomonas分泌氨茴酸（AA）生态学功能及作用机制。
研究结论：
自上世纪以来，人们从“病害三角”关系出发深入研究病原菌与植物之间的互作，已对植物病害流行规律进行了广泛的探索。在本研究中，作者观察到相同基因型水稻植株在相同的病原体压力下可以分化成抗病和易感的表型，并发现了种子核心内生细菌瓜类鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas melonis）主要参与抗病性表型的调控。当水稻遭受植物伯克氏菌（Burkholderia plantarii）侵染时，S. melonis会分泌胞外信号小分子氨茴酸协同宿主响应，进而抵御B. plantarii的侵染。
本研究结果还表明，种子作为植物亲本的“进化遗产”，为进一步探索微生物群在抗病性资源挖掘和抗病性丧失治理方面带来了新的希望。深入分析宿主植物与其种子内生菌在响应病原菌胁迫中的共进化规律，对于研发基于微生物组的植物病害防控技术具有重要意义。
浙江大学农业与生物技术学院留学生松本春柰（Matsumoto Haruna）为论文第一作者、王蒙岑副教授为通讯作者，奥地利格拉茨工业大学（Graz University of Technology）Tomislav Cernava助理教授为共同通讯作者；浙江大学为第一和通讯作者单位。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-020-00826-5
本文的微生物多样性以及转录组的高通量测序和标准分析均由派森诺生物完成。
