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科技日報記者 馬愛平 通訊員 馬昕怡
近日，中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所聯(lián)合國內(nèi)多家科研單位圍繞葫蘆素的運輸機制進行了深入研究，首次揭示了葫蘆科瓜類作物中一種三萜化合物——葫蘆素的轉(zhuǎn)運分子機制，并闡明了葫蘆素通過調(diào)節(jié)根際菌群的互作模式提高植物抗病性的新機制。相關研究成果發(fā)表在《自然·植物》（《Nature Plants》）。
植物根系分泌的次級代謝產(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次級代謝產(chǎn)物，在植物根部、果實中均可檢測到，但葫蘆素在植物體內(nèi)的運輸機制及其調(diào)節(jié)根際微生物組成的機制尚不清楚。
圖為甜瓜從根系分泌葫蘆素B提高抗病性模型。中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所供圖
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MATE轉(zhuǎn)運蛋白基因。該基因產(chǎn)生的蛋白可直接運輸葫蘆素B及葫蘆素E。同時，通過分析根際微生物16S rRNA及宏基因組測序數(shù)據(jù)，并結(jié)合體外生化實驗驗證發(fā)現(xiàn)，根系分泌的葫蘆素B可作為碳源誘導根際腸桿菌生長，并進一步促進拮抗細菌——芽孢桿菌富集，從而建立了甜瓜對土傳病原菌——鐮刀菌的有效防御機制。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用前景。
該研究得到國家重點研發(fā)計劃、云南省科學基金等項目的資助。
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