本文介绍了一项关于水稻种子携带的细菌（Burkholderia glumae, BG）与空气传播的真菌（Fusarium graminearum, FG）之间相互作用的研究。该研究由来自韩国东国大学、釜山国立大学、美国俄克拉荷马大学等多个机构的科研团队共同完成，研究成果于2018年发表在《Nature Communications》期刊上。

研究背景

细菌与真菌的相互作用（Bacterial-Fungal Interactions, BFI）广泛存在于多种环境中，如土壤、人体和食物中。这些相互作用可能表现为拮抗或协同关系，涉及代谢物交换、信号传递和物理接触等多种机制。尽管土壤中的BFI研究较为深入，但关于植物地上部分（如水稻）中细菌与真菌相互作用的研究相对较少。本研究旨在探讨水稻种子携带的病原菌BG与空气传播的病原真菌FG之间的相互作用，特别是FG如何抵抗BG产生的抗真菌毒素toxoflavin。

研究流程

1. 样品采集与检测
   研究团队从田间采集了水稻籽粒，并通过PCR检测发现BG和FG在水稻籽粒中频繁共存。40%的籽粒携带BG，1%携带FG，24%同时携带两种病原体，35%未检测到病原体。

2. FG突变体的筛选
   为了研究FG对toxoflavin的抗性机制，研究团队筛选了FG的转录因子缺失突变体库，并鉴定出三个对toxoflavin敏感的突变体：δgzzc190、δgzbzip005和δgzc2h008。其中，δgzzc190对toxoflavin的敏感性最高。

3. 转录组分析
   通过RNA-seq分析，研究团队发现toxoflavin处理显著改变了FG的基因表达模式，特别是与脂肪酸代谢相关的基因。进一步分析表明，toxoflavin诱导了FG细胞中脂滴（lipid droplets, LDs）的形成，这些脂滴可能通过保护不饱和脂肪酸来抵抗toxoflavin产生的活性氧（reactive oxygen species, ROS）。

4. 脂滴与toxoflavin抗性的关系
   通过脂质染色和三酰甘油（triacylglycerides, TAGs）含量测定，研究团队发现toxoflavin处理显著增加了FG细胞中脂滴的大小，并且含有亚麻酸（linolenic acid）的TAGs在抵抗ROS中发挥了重要作用。

5. BG与FG的协同作用
   研究还发现，BG与FG的共培养显著增加了FG的孢子产量，并且BG能够附着在FG的菌丝和孢子上，从而实现快速传播。此外，BG的附着还保护了FG免受紫外线（UV）的伤害。

主要结果

1. FG对toxoflavin的抗性机制
   FG通过增加脂滴的形成和含有亚麻酸的TAGs来抵抗toxoflavin产生的ROS。这一机制在δgzzc190突变体中失效，表明转录因子FGSG_07589在toxoflavin抗性中起关键作用。

2. BG与FG的协同作用
   BG与FG的共培养显著增加了FG的孢子产量和毒素（deoxynivalenol, DON）的产生。此外，BG能够附着在FG的菌丝和孢子上，从而实现快速传播，并保护BG免受UV伤害。

研究意义

1. 科学价值
   本研究首次揭示了水稻种子携带的细菌与空气传播的真菌之间的协同作用机制，特别是FG如何通过脂滴的形成抵抗BG产生的toxoflavin。这一发现为理解植物病原体之间的相互作用提供了新的视角。

2. 应用价值
   研究结果提示，通过干扰ROS清除或脂滴形成，可能能够削弱BG与FG的协同作用，从而减轻水稻病害的严重程度。此外，研究还揭示了BG与FG的协同作用在水稻病害传播中的重要性，为开发新的病害防控策略提供了理论依据。

研究亮点

1. 重要发现
   本研究首次揭示了FG通过脂滴的形成抵抗toxoflavin的机制，并阐明了BG与FG之间的协同作用如何加剧水稻病害的严重程度。

2. 方法创新
   研究团队通过转录组分析、脂质染色和TAGs含量测定等多种技术手段，系统解析了FG对toxoflavin的抗性机制，并开发了新的实验方法来研究BG与FG的物理相互作用。

结论

本研究揭示了BG与FG之间的协同作用机制，特别是FG如何通过脂滴的形成抵抗BG产生的toxoflavin。这一发现不仅深化了我们对植物病原体相互作用的理解，还为开发新的病害防控策略提供了重要的理论依据。未来的研究可以进一步探讨如何通过干扰ROS清除或脂滴形成来削弱BG与FG的协同作用，从而减轻水稻病害的严重程度。