近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家科研單位圍繞葫蘆素的運(yùn)輸機(jī)制進(jìn)行了深入研究，首次揭示了葫蘆科瓜類(lèi)作物中一種三萜化合物——葫蘆素的轉(zhuǎn)運(yùn)分子機(jī)制，并闡明了葫蘆素通過(guò)調(diào)節(jié)根際菌群的互作模式提高植物抗病性的新機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然—植物（Nature Plants）》。

 

　　植物根系分泌的次級(jí)代謝產(chǎn)物在選擇性塑造根際微生物組方面發(fā)揮著重要作用，葫蘆素是葫蘆科植物特有的三萜類(lèi)次級(jí)代謝產(chǎn)物，在植物根部、果實(shí)中均可檢測(cè)到，但葫蘆素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸機(jī)制及其調(diào)節(jié)根際微生物組成的機(jī)制尚不清楚。

 

　　該研究從甜瓜和西瓜的葫蘆素合成的部位——根部入手，發(fā)現(xiàn)甜瓜、西瓜可從根部向土壤中外排葫蘆素B和葫蘆素E，并在甜瓜、西瓜基因組中鑒定到兩個(gè)MATE轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因。該基因不僅與葫蘆素合成基因成簇分布，且被前期發(fā)現(xiàn)的葫蘆素調(diào)控因子直接調(diào)控，該基因產(chǎn)生的蛋白可直接運(yùn)輸葫蘆素B及葫蘆素E。通過(guò)分析根際微生物16S rRNA及宏基因組測(cè)序數(shù)據(jù)，并結(jié)合體外生化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，根系分泌的葫蘆素B可作為碳源誘導(dǎo)根際腸桿菌生長(zhǎng)，并進(jìn)一步促進(jìn)拮抗細(xì)菌——芽孢桿菌富集，從而建立了甜瓜對(duì)土傳病原菌——鐮刀菌的有效防御機(jī)制。該研究為培育可分泌高濃度葫蘆素的優(yōu)質(zhì)抗病新品種提供了理論支撐，并有助于提高葫蘆素在有害生物綜合治理中的應(yīng)用前景。

 

　　該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、云南省科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-022-01201-2