益生菌能增强植物对疾病的免疫力

2019-06-25 277细菌益生菌的作用

特拉华大学的研究人员发现,在有益细菌的帮助下,当疾病病原体来敲门时,植物可以把门重重地关上。

益生菌能增强植物对疾病的免疫力

特拉华大学农业与自然资源学院的植物与土壤科学助理教授Harsh Bais领导的一个科学团队发现,当病原体试图通过植物叶子上的小孔侵入植物时,一个出人意料的盟友就会伸出援手。植物根部的土壤细菌发出信号,让叶子的气孔关闭,从而阻止感染。

特拉华大学生物技术研究所生物成像中心的共聚焦和扫描电子显微镜拍摄的活体植物的视频和显微照片记录了这种迷人的防御反应。

这项研究探索了土壤细菌枯草芽孢杆菌和实验室植物拟南芥之间的相互作用,发表在《植物杂志》8月刊上。这些发现强调了植物防御中以根为基础的过程的重要性,以及通过新兴的益生菌领域自然增强植物免疫力的潜力。

益生菌能增强植物对疾病的免疫力

研究内容

数以百万计的气孔,由被保卫细胞包围的微孔组成,覆盖着植物的地上部分,从茎到花瓣。这些气孔类似于微小的嘴巴或门,保卫细胞打开和关闭这些小孔,让二氧化碳、氧气、水和矿物质进出植物。

病原体也能通过这些气孔,开始感染植物。然而,正如Bais的团队所证实的那样,当有益的枯草杆菌存在于植物扎根的土壤中时,这种入侵就会停止。这一发现是在对近3000株拟南芥植株进行为期一年的试验的基础上得出的,这些植株接种了叶状病原菌syringae Pseudomonas pathovar tomato DC3000 (PstDC3000)。

正如Bais和他的团队在之前的研究中所显示的那样,当叶片病原体攻击时,这种植物会招募枯草芽孢杆菌来帮助并促进其繁殖。枯草芽孢杆菌与植物的根部结合,激活脱落酸和水杨酸信号通路来关闭气孔。

脱落酸和水杨酸都是参与植物防御的重要激素。当植物遇到不利的环境条件,例如干旱,脱落酸会促使气孔紧密关闭,防止植物脱水。

益生菌能增强植物对疾病的免疫力

转化应用

Bais指出,除了提高植物的抗病性,利用这种根杆菌促进植物的耐旱性可能是一个非常有前途的途径。

“许多病原菌主要通过叶片表面的气孔侵入植物,”Bais说。“但是植物是如何抵抗感染的呢?”在我们对整个植物的研究中,我们看到枯草芽孢杆菌从根到芽都在积极地吸收养分。”

值得注意的是,研究小组的数据显示,在不同的根相关土壤细菌测试中,只有芽孢杆菌种类在关闭气孔和较长时间内有效。

“我们只知道这种细菌枯草芽孢杆菌的1%到5%的功能,但潜力是令人兴奋的,”Bais指出,在作物种子中接种有益细菌以减少病原体感染的商业利益正在增加。“就像你可以增强你的免疫系统,植物也可以增强免疫力。”

引用

University of Delaware. "Probiotics supercharge plants' immunity to disease." ScienceDaily. ScienceDaily, 27 August 2012.
www.sciencedaily.com/releases/2012/08/120827130647.htm.

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