【LorMe成果】番茄调整根系分泌物构成以应对病原菌入侵

文章作者：谷益安，获南京农业大学博士学位，主要从事土壤功能性微生物及根际微生物生态研究。推送作者：王震，南京农业大学硕士在读。

导读

根系分泌物是指由根系的不同部位分泌或溢泌一些无机离子及有机化合物,植物根系分泌物调节植物与微生物的相互作用，在抑制土传病害方面发挥着重要的作用。该文章揭示了番茄在青枯菌存在的情况下调节根系分泌物（本文主要发现了咖啡酸的增加），进而改变了根际微生物群落并且反作用抑制青枯菌。

实验材料与方法

实验材料：病原菌菌株QL-Rs1115（Wei et al.2011）、植株为“Micro-Tom”、土壤采自南京市麒麟镇后村

试验处理：①试剂处理②无菌番茄根系分泌物处理③Rs和番茄共培养分泌物处理④咖啡酸处理，所有处理分泌物添加量均为250μL∙d-1，持续添加30d，每个处理设置三个重复。

实验过程：①根系分泌物的收集②高效液相色谱分析③根系分泌物对土壤细菌群落组成的影响④土壤DNA提取和16S rRNA基因扩增子测序。

实验结论

①青枯菌入侵对番茄根系分泌物的影响

分析发现，Rs处理2,4,10,13显著低于另外两个处理，而1,3,7,12显著高于另两个处理。接种病原菌改变了番茄的根系分泌物组成且显著促进了物质5(F=4.6, p= 0.008)和15(F= 7.5, p= 0.008)的分泌。病原菌的加入改变了番茄的根系分泌物，且显著促进了物质5、15的分泌，物质15被鉴别为咖啡酸。

②番茄根系分泌物和咖啡酸对土壤细菌群落组成的影响

枯菌与番茄共培养处理的土壤细菌OTU显著低于未接种病原菌的番茄根系分泌物处理，而咖啡酸标准品处理的土壤细菌OTU数量介于二者之间。青枯菌与番茄共培养的分泌物和咖啡酸对土壤细菌群落组成的影响非常相似。

③咖啡酸显著抑制青枯菌的生长

咖啡酸对青枯菌的生长有一定抑制作用（图4-5），其抑制作用取决于使用剂量。当咖啡酸的浓度高于80 μM时，咖啡酸对青枯菌的抑制作用达到平台期。

讨论

根系分泌物的重要作用之一是直接抑制土壤病原微生物，同时也可能通过改变整体的根际微生物群落组成间接影响病原菌生长。本文研究结果发现青枯菌侵染能改变番茄根系分泌物谱图，并且诱导咖啡酸分泌量的增加。根系分泌物的改变进一步影响了土壤细菌群落组成。体外试验证明咖啡酸能直接抑制青枯菌菌株QL-Rs1115的生长。以上研究结果说明病原菌侵染能够引发植物的防御反应，即通过根系分泌物的改变直接抑制病原菌的生长，同时间接影响了土壤微生物群落组成。

参考文献：Pathogen invasion indirectly changes the composition of soil microbiome viashifts in root exudation profile

期刊：Biol Fertil Soils

DOI：10.1007/s00374-016-1136-2

关键词：扩增子测序、酚酸、青枯菌、根系分泌物、根系-病原菌互作、土壤微生物

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