利用微生物群的功能来对付谷物作物中的真菌病原体
图源:Manfred Richter/ Pixabay
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镰刀菌素
graminearum赤霉病是一种广泛存在的致病真菌，在世界各地的谷类作物中引起赤霉病，尤其是小麦。2000年至2018年期间，中国每年有450多万公顷小麦受到赤霉病影响，约占小麦种植总面积的20%。这导致每年损失341万吨以上的产量。
中国科学院遗传与发育生物学研究所(IGDB)白杨教授、浙江大学陈云教授和余云龙教授领导的研究小组最近发现F．graminearum外稃为细菌提供了特定的生态位，可在疾病形成中发挥重要作用。
从天然菌群中分离出2000多株细菌F．graminearum，随后鉴定和筛选拮抗活性。研究人员成功地恢复了113株对病原体具有拮抗活性的分离株。一种被称为ZJU23的细菌分离物被鉴定为Pantoea agglomerans，具有最强的抑制能力F．graminearum．随后，他们发现ZJU23分泌的除草剂A对观察到的抑制作用负责f . graminearum．
虽然除草剂A在大约40年前被发现，但其生物合成基因簇和对真菌的作用模式尚不清楚。在这项研究中，研究人员通过结合各种方法，包括转座子诱变、液相色谱-质谱、原子力显微镜和共聚焦显微镜，着手研究生物合成基因簇及其对各种真菌的作用模式。
通过比较ZJU23和一个潜在生物合成基因簇的四个缺失突变体的代谢谱，他们发现除草剂a是由AcbA-AcbJ簇合成的。然后，他们开始揭示除草剂A对各种真菌的作用模式。
值得注意的是，环脂肽对真菌的作用模式大多是未知的。令人惊讶的是，除草剂A被证明可以通过与麦角甾醇相互作用来破坏脂筏，从而导致细胞膜异常的形成，并最终导致细胞死亡。
此外，还发现除草剂A对其生长有抑制作用白色念珠菌而且来自烟曲霉菌,比临床常用的杀菌剂两性霉素B和氟康唑更有效。这为除草剂A在农业之外的潜在应用提供了重要证据，例如在医学上。
总体而言，研究人员已经破译了除草剂A对真菌的抑制作用机制，并确定了其生物合成基因簇。这可以支持未来全球镰刀菌头枯萎病可持续管理的发展。
参考:
徐刘志刚，刘志刚，张志刚，等。镰刀菌子实体微生物群成员Pantoea agglomerans通过靶向脂筏抑制真菌发病机制。Nat Microbiol。2022.doi:10.1038 / s41564 - 022 - 01131 - x
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