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2020年4月20日，德国马普研究所的Karin Schwarz和 EvaH. Stukenbrock研究团队在Nature Communications在线发表了题为“A fungal pathogen induces systemicsusceptibility and systemic shifts in wheat metabolome and microbiomecomposition”的文章，基于对小麦叶枯病菌(Zymoseptoria tritici)的研究提出了“系统诱导的易感性(SIS)”这一新的现象。 植物的防御通常不是针对单一的病原体，而是针对广泛的微生物。因此，不同的病原体相互独立地进化出针对相同防御反应的效应蛋白；相反，一种病原菌如果抑制与防御相关的宿主反应，也可能会导致其他病原菌感染概率增加。 真菌病原体造成的产量损失是全球粮食生产的主要威胁。小麦叶枯病菌(Zymoseptoria tritici)是一种全球性的半活体营养植物病原，是小麦最具破坏性的病原菌之一，感染小麦会对产量造成高达50%的损失。目前农民主要依靠化学防治来预防和控制这种疾病，欧盟70%的杀菌剂都是用来防治小麦叶枯病菌的。由此造成的杀菌剂抗药性是一个日益严重的问题。减少杀菌剂使用量控制小麦叶枯病菌的一个挑战是，在转变为可见的坏死之前，其有一个较长的生物营养侵染期。尽管对小麦叶枯病菌的研究很重要，但人们对其植物-病原菌相互作用的潜在机制仍然知之甚少。 本研究提出了一个基于共感染分析、比较代谢组学和微生物组图谱的概念框架，以研究小麦叶枯病菌与感病和抗病小麦的相互作用关系。本研究证明了小麦叶枯病菌抑制了易感品种免疫相关代谢物的产生。利用比较代谢组学的方法，确定了在感病和抗病品种中分别被抑制和诱导的与防御相关的生物合成途径。研究发现，这些真菌诱导的变化与小麦叶片微生物群的变化相关。研究表明，小麦叶枯病菌造成的免疫抑制现象影响了植物特殊的新陈代谢，改变了相关的微生物群落，并使小麦更容易受到其他病原菌的进一步感染。值得注意的是，本研究首次证明了，这种真菌诱导的免疫抑制可以在叶片内扩散，甚至扩散到其他叶片，这种新现象被称之为“系统诱导的易感性(SIS)”。 本研究的发现强调了发生在植物被病原菌感染不同阶段的系统动力学的相关性。这些动态包括了对植物代谢组的影响，但也包括了微生物群落水平上的机体相互作用。因此，需要进一步的研究来理解植物代谢组与植物微生物组之间的相互作用。这一领域的进展对于未来发展以植物益生菌和促进植物健康的微生物为基础的作物保护战略至关重要。 Fig.1 Contrasting resistance phenotype of wheat against Z. tritici but not P.syringae. Fig.2 Infection of wheat with Z. tritici changes resistance to bacterial pathogensin local and systemic leaf tissues.
Fig.3 Biosynthesis of benzoxazinoids is altered locally and in adjacent tissuesupon infection with Z. tritici. Fig.4 Infection by Z. tritici alters the wheat microbiota in local and adjacentleaf tissues. Fig.5 Local infection with Z. tritici promotes systemic dissemination of thefungus. 觉得好看，请点在看↓↓↓ |
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