粘細菌是土壤菌群中維持生態平衡的“狼群”

有科學家認為,在大自然中,狼群捕食獵物使得不同的生物種群之間存在複雜的相互作用,有利於維護生態平衡。其實,在微生物界,也有這樣的現象存在。

微生物捕食涉及到原生生物、噬菌體以及具有捕食能力的細菌和真菌等。

微生物學家發現,在微生物群落中,有一種粘細菌,具有多細胞群體行為特徵,是一種通才型(Generalist predator)捕食性微生物類群,被認為是高等的原核生物。

微生物學家認為,粘細菌就好像微生物界的“狼群”,它們廣泛存在於土壤/水體等不同環境類型中,能夠“捕食”活的微生物細胞(細菌與真菌)或者其他生物大分子獲取營養,同時能夠響應外界營養閾值進而調控營養細胞分化為抗逆性強的粘孢子(同時還能夠“智能”地根據外界環境的營養閾值進行自我調整,以更好地適應外界環境),從而使粘細菌類群具有良好的土壤適應性。

Microbiome|粘細菌是土壤菌群中維持生態平衡的“狼群”

因此,微生物學家研究推測,粘細菌處於土壤微生物食物鏈的頂端,它們的捕食行為在土壤微生物生態系統平衡中可能發揮重要作用。

近日,南京農業大學生命科學學院崔中利教授團隊的研究成果證實了這一猜想。


團隊科研人員通過粘細菌-黃瓜-土壤微生物互作關係研究發現,在根際分泌物的驅動下,粘細菌EGB對麥芽糖和麥芽糖醇具有較強的趨化作用,使其向根部定向遷移並定殖,並在遷移過程中通過捕食作用調控土壤微生物群落結構。研究還發現,粘細菌處理組土壤中捕食性微生物的相對丰度顯著高於其它處理組,而尖孢鐮刀菌的數量明顯下降,從而抑制病害的發生。研究成果揭示了粘細菌在土壤中向植物根部遷移的時空分佈規律,提出並驗證了粘細菌的捕食行為驅動了土壤中作物有益微生物群落結構穩定,從而降低病害發生的研究假設。

Microbiome|粘細菌是土壤菌群中維持生態平衡的“狼群”

本研究首次證明了粘細菌與植物互作過程中粘細菌對根際分泌物的響應作用,解析了粘細菌捕食行為的生態學功能,為植物病原菌的生物防控提供了新的思路。

相關研究成果以“A predatory myxobacterium controls cucumber Fusarium wilt by regulating the soil microbial community(https://doi.org/10.1186/s40168-020-00824-x)”為題發表在微生物學領域頂級期刊《Microbiome》上。該成果對於瞭解捕食性微生物-植物-土壤微生物互作關係具有重要的指導意義。

該論文以南京農業大學為第一作者和通訊單位,我校生命科學學院博士後葉現豐和青年教師李周坤博士為共同第一作者,崔中利教授和張瑞福教授為論文共同通訊作者。中科院南京土壤研究所王輝研究員、植保學院範加勤副教授、生科院曹慧教授和黃彥副教授等參與了該項研究。該項目得到了國家自然科學基金面上項目和國家重大基礎研發等項目資助。


崔中利教授團隊近年來圍繞捕食性粘細菌的捕食機制及其生態學功能方面開展了一系列的研究工作,目前已建立了捕食性粘細菌菌種資源庫,篩選獲得了多株對多種病原細菌和真菌具有高效捕食能力的粘細菌菌株(Li et al., 2017&2018, Biol Control)。在開展粘細菌珊瑚球菌EGB與植物病原真菌互作研究過程中,課題組發現了一種新型外膜型糖苷水解酶GluM參與粘細菌捕食植物病原真菌。GluM也是目前已報道的唯一具有糖苷水解酶活性的外膜蛋白。研究結果對闡明粘細菌與植物病原菌互作過程具有重要意義,相關成果已發表在微生物學領域頂級期刊《Li Z and Ye X et al., 2019, ISME J》上。


https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-020-00824-x


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Microbiome|粘細菌是土壤菌群中維持生態平衡的“狼群”



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