植保院丨錢國(guó)良教授課題組揭示生防細(xì)菌通過(guò)VI型分泌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)病原真菌的接觸抑制機(jī)制

1月15日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院錢國(guó)良教授課題組在《PNAS》雜志發(fā)表論文，揭示生防細(xì)菌獨(dú)立于抗菌代謝產(chǎn)物，通過(guò)VI型分泌系統(tǒng)（T6SS）接觸抑制病原真菌的獨(dú)特機(jī)制。

細(xì)菌與真菌的互作對(duì)人類及植物健康具有深遠(yuǎn)的影響，其中生防細(xì)菌通過(guò)多種機(jī)制有效抑制病原真菌的生長(zhǎng)和致病性，成為作物病害綠色防控的重要資源。生防細(xì)菌的作用機(jī)制多樣，其中最具代表性的是其分泌的抗菌代謝產(chǎn)物，這一過(guò)程并不依賴于生防細(xì)菌與病原菌的直接接觸。傳統(tǒng)的生防研究主要關(guān)注細(xì)菌產(chǎn)生抗菌代謝產(chǎn)物的能力，然而近年來(lái)，細(xì)菌間依賴細(xì)胞接觸的互作方式逐漸受到重視。

細(xì)菌能夠通過(guò)接觸型分泌系統(tǒng)，如第六型分泌系統(tǒng)（T6SS），將毒性效應(yīng)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至靶標(biāo)細(xì)菌內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)細(xì)菌的殺傷。這種接觸殺菌現(xiàn)象被認(rèn)為是生防細(xì)菌的一種新型殺菌武器。盡管T6SS的核心功能一直被視為參與細(xì)菌間競(jìng)爭(zhēng)，目前已有研究表明細(xì)菌可以利用T6SS攻擊酵母等單細(xì)胞真菌，但關(guān)于T6SS在生防細(xì)菌與絲狀病原真菌之間的互作研究仍然相對(duì)匱乏。

產(chǎn)酶溶桿菌是錢國(guó)良教授課題組長(zhǎng)期研究的對(duì)象，該細(xì)菌能夠分泌抗真菌代謝產(chǎn)物寧溶霉素（HSAF），以抑制多種真菌的生長(zhǎng)。盡管寧溶霉素被視為其主要抗真菌武器，課題組近期的研究發(fā)現(xiàn)，寧溶霉素合成突變體（ΔlafB）在與病原真菌共培養(yǎng)時(shí)，依然能夠有效抑制真菌孢子的萌發(fā)，且這種抑制效果依賴于細(xì)菌與真菌的細(xì)胞接觸。產(chǎn)酶溶桿菌在與病原真菌接觸時(shí)，可以附著于真菌表面，通過(guò)T6SS破壞真菌的細(xì)胞完整性及其相關(guān)基因的表達(dá)，從而抑制真菌菌絲的生長(zhǎng)。進(jìn)一步研究表明，產(chǎn)酶溶桿菌編碼的重排熱點(diǎn)（Rearrangement Hotspot）家族T6SS效應(yīng)蛋白Le1893能夠降低真菌基因組DNA的豐度，進(jìn)而抑制真菌的生長(zhǎng)。

為了驗(yàn)證細(xì)菌T6SS介導(dǎo)的接觸抑制真菌活性在自然界中的普遍性，課題組篩選了一系列生防溶桿菌與假單胞菌，發(fā)現(xiàn)熒光假單胞菌2P24能夠獨(dú)立于抗菌代謝產(chǎn)物2,4-DAPG，通過(guò)細(xì)胞接觸抑制真菌生長(zhǎng)，并且其T6SS參與了這一過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，課題組建立了“病菌富集-接觸抑菌”的篩選策略，從土壤中篩選出一系列具有接觸抑制真菌活性的土壤細(xì)菌，并鑒定出一株黃褐假單胞菌FoE9，其T6SS同樣參與了接觸抑制真菌的活性。這些結(jié)果表明，T6SS介導(dǎo)的細(xì)菌接觸抑制真菌的互作模式在自然界中普遍存在。

本研究揭示的獨(dú)立于抗真菌代謝產(chǎn)物的接觸抑菌活性，為生防細(xì)菌抗真菌機(jī)制的研究提供了新的方向，并為基于接觸抑菌的生物農(nóng)藥研發(fā)提供了寶貴的資源。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作為該論文的第一署名單位和通訊單位，錢國(guó)良教授擔(dān)任通訊作者，博士后林龍為第一作者。該研究得到了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院沈丹宇副教授、邵小龍副教授、博士生楊逸誠(chéng)，中國(guó)科學(xué)院武漢植物園李黎副研究員、鐘彩虹研究員，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院蔣建東教授，以及浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院王蒙岑教授的參與支持。此外，研究還得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金及江蘇省高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的資助。

圖1 T6SS介導(dǎo)的生防細(xì)菌接觸抑制病原真菌活性