群体感应系统是一种微生物细胞-细胞之间的通讯机制,是近年微生物学领域的重大发现之一。华南农业大学群体微生物研究中心张炼辉教授表示,植物防御信号水杨酸的外源应用可以抑制vir基因表达和根癌农杆菌的毒力。在植物中,一定比例的水杨酸与葡萄糖结合以制备水杨酸β-葡萄糖苷的储存形式研究发现阻遏物SghR的突变增加了根癌土壤杆菌中水解酶SghA的表达,从而从其存储形式水杨酸β-葡萄糖苷中释放出植物防御信号水杨酸。水杨酸的添加大大降低了细菌毒力的基因表达。细菌vir基因和SghA分别在感染的早期和后期进行差异转录。植物代谢物蔗糖是使SghR失活并因此诱导SghA表达的信号配体。SghA的破坏导致植物中vir表达的增加并增强了根瘤的形成,而SghR的突变则降低了vir表达和根瘤的形成。
中国科学院微生物研究所研究员钱韦在报告中表示,耐药性是病原细菌感染的新挑战,发展新型抗菌化合物和抗生素是控制细菌感染的主要策略。受体组氨酸激酶以蛋白可逆磷酸化方式完成环境信号的跨膜传递和信号转导,发挥着类似高等动物中枢神经系统的作用,控制几乎所有有细菌生理过程,因而被科学家们形象地称为细菌的“智商(IQ)”。团队在国际上率先发现细菌周质空间蛋白酶以不可逆、高度特异的方式修饰细菌的“IQ”,促进细菌抗逆胁迫水平。
江苏省农科院植物保护研究所所长刘凤权研究员表示,水杨酸是小分子酚类植物激素,SAR的内源性信号分子。研究表明,在植物遭受病原侵染时,水杨酸主要通过叶绿体中的异分支酸合成酶I途径大量合成。植物病原在侵染植物的过程中逐渐进化出三种主要的策略来破坏水杨酸介导的植物防御反应。第一种策略是通过将水杨酸转化为其非活性的衍生物,直接减少水杨酸积累。第二种策略是通过靶向异分支酸合成酶通路阻断水杨酸生物合成。第三种主要策略是通过不同方式干扰水杨酸下游信号转导。植物病原对SA合成、积累以及信号转导的破坏和干扰凸显了SA介导的植物防御反应在植物抗病过程中的关键作用。对相关机制的深入研究将有助于加深对植物病原致病机制的了解,并为开发新的和有效的病害控制策略提供理论依据。
黄单胞菌是重要的植物病原细菌,包含30多个种,能侵染400多种植物,典型的有有水稻白叶枯病、十字花科黑腐病,导致相当大的经济损失。其中,野油菜黄单胞菌是一类维管束植物病害,在植物叶片表面水孔或伤口周围形成菌落,进入植物后完全通过降解植物细胞获取营养,侵染至维管束,在植物维管束内形成细胞团,持续侵染。上海交通大学微生物群体感应与合成生物学研究室何亚文教授研究发现,4-羟基苯甲酸是辅酶Q和其它产物生物合成的前体,同时也是细胞壁木质素和纤维素的组成成分,具有广谱抑菌作用。野油菜黄单胞菌在侵染寄主植物过程中会遭遇大量酚类化合物,尤其是4-羟基苯甲酸的阻击,野油菜黄单胞菌能有效降解这些酚类化合物为营养物质,化敌为友,促进自身在寄主植物内的侵染。
扬州大学生物科学与技术学院张云增通过全球微生物组计划,从美国、巴西、澳大利亚、西班牙、南非、意大利等国家的7种土壤类型的13种柑橘品种的根际对微生物菌株进行采集,通过细菌分离培养实验,从柑橘微生物组中获得多株具生防功能的菌株,接种分离的生防菌株可促进植物的健康。
从目前国内细菌性病害防治产业发展情况来看,防治药剂虽少,但却不乏创新。噻霉酮、噻菌铜、噻唑锌、噻森铜、四霉素等均为专利产品,而芽孢杆菌类产品近年来专利菌株更是层出不穷。随着越来越多国外优秀的无机铜制剂登陆中国,相信作物细菌性病害将呈现前所未有的繁荣局面。