南京農(nóng)業(yè)大學(xué)揭示RIN基因驅(qū)動根際免疫形成機制

2023年8月10日，《Molecular Plant》 在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院沈其榮院士團隊微生態(tài)與根際健康實驗室題為“RINenhances plant disease resistance via root exudate-mediated assembly of diseasesuppressive rhizosphere microbiota ”的研究成果。該研究發(fā)現(xiàn)RIN通過調(diào)控番茄根系分泌物，招募能夠抑制土傳病原青枯菌的有益微生物，組裝抑病型根際微生物組，形成根際免疫。

該研究首先比較了野生型番茄（WT）和RIN基因突變體番茄（rin）在滅菌土和自然土中土壤青枯菌生物障礙發(fā)生的嚴重程度，發(fā)現(xiàn)除了影響果實成熟外，RIN基因還參與調(diào)控番茄抵御土傳青枯菌的入侵。在自然土壤中，隨著植物生長和果實成熟，相較于先天免疫，微生物介導(dǎo)的根際免疫在維持番茄健康中的貢獻逐步增大。隨后，結(jié)合宏基因組、代謝組、培養(yǎng)組等研究方法進一步發(fā)現(xiàn)，WT植株在根際微生物組分類和功能上與rin突變體植株顯著不同，鏈霉菌在植物根際免疫中起到了關(guān)鍵作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)RIN基因介導(dǎo)的抑病型微生物群落組裝與根系分泌物有關(guān)，其中關(guān)鍵分泌物核黃素和3-羥基黃酮通過招募鏈霉菌增強了根際免疫能力。接著，利用過表達乙烯應(yīng)答轉(zhuǎn)錄因子的番茄突變體（ERF.A3-OE）進行研究，發(fā)現(xiàn)RIN基因參與根際免疫機制可能與乙烯代謝和響應(yīng)有關(guān)。最后，使用2個純合的RIN基因敲除突變譜系（rin-ko）進行驗證，發(fā)現(xiàn)RIN功能的完全喪失同樣導(dǎo)致抗病性降低和抑病型微生物群落的組裝受損，進一步證實了RIN通過調(diào)控番茄關(guān)鍵根系分泌物，招募抑制土傳青枯菌的有益菌，進而增強根際免疫的機制。