Nature Commun. | 假单胞和芽孢杆菌互作共存于寄主的机制，为生物防治提供新思路...

根据和寄主植物的关系，自然界中存在三种类型的细菌，有益型、有害型、中和型。植物有益菌主要来自假单胞属（Pseudomonas spp.）和芽孢杆菌属（Bacillus spp.），可以促进植物生长和保护植物抵抗病原菌侵染。两种细菌分别都已经研究的很深入，但是它们之间的关系鲜有报道，仅有的研究证明两者存在拮抗关系, 但是很多细节并不清楚【1】。如何协调有益菌之间的关系，制定生物防治的最合理方案是生物防治的重要方向。

微生物表面广泛存在的生物膜（biofilms）给细菌带来许多好处，包括抗压、代谢功能、表面定植、水平基因转移等等。生物膜一般都存在可分泌的胞外基质，包含多糖类、蛋白类或核酸类等组分【2】。芽孢杆菌NCIB3610是研究生物膜形成的模式菌株，其胞外基质主要由胞外多糖组成【3】。假单胞属的细菌PCL1606具有抗真菌活性，类似于铜绿假单胞（Pseudomonas aeruginosa）拥有革兰氏阴性菌普遍存在IV型分泌系统，可以损坏真核生物细胞或与其他微生物竞争生存环境【4】。

近日，来自西班牙与美国加州大学（圣地亚哥）的研究人员在Nature Communications 杂志在线发表了题为 The extracellular matrix protects Bacillus subtilis colonies from Pseudomonas invasion and modulates plant co-colonization 的研究论文，发现了假单胞和芽孢杆菌之间很多不为人知的细节，并揭示了两种植物生防菌通过各自调节共存于寄主表面的机制。

本研究中，研究人员利用枯草芽孢杆菌NCIB3610和绿针假单胞菌PCL1606之间的相互作用为模型。通过LB培养基上共培养实验，发现枯草芽孢杆菌接触假单胞后有表面褶皱（生物膜表征）减少的现象，同时利用延时共聚焦显微镜观察两种菌从最初分开到接触直至渗透的整个过程，证明了胞外基质重要的物理屏障作用，有趣的是假单胞菌虽然可以全面渗透芽孢杆菌，但是并不能造成致命的危害；通过核磁共振成像（MRI）和固体核磁共振（soil-state NMR）检测到缺失胞外基质的芽孢杆菌（Δmatrix）流动性和亲水性增强，这种改变也有利于假单胞的渗透，进一步证明胞外基质的功能；转录组学和代谢组学分析发现了芽孢杆菌中的脂肽在微生物相互作用之间的差异表现，作者猜测脂肽的功能可能是一种基础普遍机制，实际功能可能需要其他因子来调控；同时发现PCL1606的六型分泌系统（T6SS）可以在与Δmatrix互作过程中被激活，第一次证明了T6SS在互作过程中与革兰氏阳性菌孢子形成有关，作者认为对于假单胞的T6SS，芽孢杆菌产孢过程很有可能作为其第二道防线。

研究人员提出，在与假单胞互作过程中，芽孢杆菌可能存在两种产孢机制，第一种是不需要两种菌细胞间的直接接触，因为假单胞的存在，使芽孢杆菌在环境和营养上产生压力，进而刺激产孢；第二种是在两种菌接触之后，由于假单胞存在活跃的T6SS, 进而刺激芽孢杆菌产孢，植物叶面和种子上的实验进一步说明了，共存微生物之间的相互作用在不同寄主环境中是相似的机制。

此研究揭示了两种植物生防菌通过各自调节共存于寄主表面的机制，提高了我们对于复杂的微生物菌落之间微妙关系的理解，这些发现为我们选取和改造生防菌组合提高生物防治的效率提供了新的思路。

参考文献

1. Simoes, M., Simoes, L. C., Pereira, M. O. & Vieira, M. J. Antagonism between Bacillus cereus and Pseudomonas fluorescens in planktonic systems and in biofilms. Biofouling 2008 24: 339–349.

2. Danhorn T, Fuqua C: Biofilm formation by plant-associated bacteria. Annu Rev Microbiol 2007, 61:401-422.

3. Beauregard PB, Chai Y, Vlamakis H, Losick R, Kolter R: Bacillus subtilis biofilm induction by plant polysaccharides. Proc Natl Acad Sci U S A 2013, 110:E1621-1630.

4. Brian T. Ho, Marek Basler, Mekalanos aJJ: Type 6 Secretion System-Mediated Immunity to Type 4 Secretion System-Mediated Horizontal Gene Transfer. science 2013, 342:250-253.

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09944-x.pdf

猜你喜欢

10000+：菌群分析宝宝与猫狗梅毒狂想曲提DNA发Nature Cell专刊肠道指挥大脑

系列教程：微生物组入门 Biostar 微生物组宏基因组

专业技能：学术图表高分文章生信宝典不可或缺的人

一文读懂：宏基因组寄生虫益处进化树

必备技能：提问搜索 Endnote

文献阅读热心肠 SemanticScholar Geenmedical

扩增子分析：图表解读分析流程统计绘图

16S功能预测 PICRUSt FAPROTAX Bugbase Tax4Fun

在线工具：16S预测培养基生信绘图

科研经验：云笔记云协作公众号

编程模板: Shell R Perl

生物科普: 肠道细菌人体上的生命生命大跃进细胞暗战人体奥秘

写在后面

为鼓励读者交流、快速解决科研困难，我们建立了“宏基因组”专业讨论群，目前己有国内外5000+ 一线科研人员加入。参与讨论，获得专业解答，欢迎分享此文至朋友圈，并扫码加主编好友带你入群，务必备注“姓名-单位-研究方向-职称/年级”。PI请明示身份，另有海内外微生物相关PI群供大佬合作交流。技术问题寻求帮助，首先阅读《如何优雅的提问》学习解决问题思路，仍未解决群内讨论，问题不私聊，帮助同行。

学习16S扩增子、宏基因组科研思路和分析实战，关注“宏基因组”