【摘 要】
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轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）是引起玉米茎基腐病的优势种群,给玉米生产带来严重损失。由轮枝镰孢菌产生的聚酮类真菌毒素伏马素（FB1）严重威胁着人畜健康与食品安全。在许多病原真菌中已发现细胞自噬在调控细胞分化和毒力中起关键作用,但轮枝镰孢菌中细胞自噬相关研究相对较少。根围微生物是指在植物根际土壤范围内生长繁殖的微生物,在植物生长、发育、抗逆、防病、维持微生态系统的稳定
【基金项目】
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国家重点研发项目（2017YFD0200400）； 国家自然科学基金项目（31471811）； 江苏省自主创新项目[CX（18）1003]；
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轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）是引起玉米茎基腐病的优势种群,给玉米生产带来严重损失。由轮枝镰孢菌产生的聚酮类真菌毒素伏马素（FB1）严重威胁着人畜健康与食品安全。在许多病原真菌中已发现细胞自噬在调控细胞分化和毒力中起关键作用,但轮枝镰孢菌中细胞自噬相关研究相对较少。根围微生物是指在植物根际土壤范围内生长繁殖的微生物,在植物生长、发育、抗逆、防病、维持微生态系统的稳定等过程中发挥着重要作用。根围微生物与植物病原真菌互作过程中,通过营养物质、水分的争夺和产生抗菌化合物来达到抑制病原真菌生长和生防效果。但目前关于根围微生物与病原真菌的互作机制还不清楚。因此,本课题深入研究轮枝镰孢菌与玉米根围微生物的互作关系,并阐明细胞自噬调控轮枝镰孢菌与玉米根围微生物互作的具体机制。首先,通过体式荧光显微镜和扫描电子显微镜观察,我们发现不产生脂肽类抑菌物质的解淀粉芽胞杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）FZB42菌株的突变体ΔCH03可以与轮枝镰孢菌互作共生,并且共生后的轮枝镰孢菌在玉米茎秆上的致病力显著减弱;其次,通过激光共聚焦显微镜观察和Western blot分析,我们发现生防细菌通过诱导轮枝镰孢菌体内ROS（O2-）积累导致细胞自噬的产生;通过靶向基因敲除与回补技术,我们发现轮枝镰孢菌中自噬相关基因FvATG4、FvATG8突变后病菌在玉米茎秆、玉米粒上的致病力明显减弱,病斑面积减少69.39%,伏马素FB1的合成量显著降低91.7%;通过激光共聚焦显微镜观察,我们发现轮枝镰孢菌细胞自噬的产生会抑制生防芽胞杆菌FZB42-GFP和荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）Pf-5-GFP菌株在玉米根部的定殖;通过16S rRNA扩增子测序,我们发现轮枝镰孢菌细胞自噬对假单胞菌属（Pseudomonas spp.）,马赛菌属（Massilia spp.）、柠檬酸杆菌属（Citrobacter spp.）、产黄杆菌属（Rhodanobacter spp.）等在B73玉米植株根内和根围土壤细菌中的分布有着显著性差异,表明轮枝镰孢菌细胞自噬能够显著影响B73玉米植株根内和根围土壤细菌的群落构建;通过对B73玉米植株根围土壤细菌的分离,我们得到708株玉米根围细菌,发现轮枝镰孢菌细胞自噬对根围细菌中溶血葡萄球菌属（Staphylococcus spp.）、木糖氧化无色杆菌属（Achromobacter spp.）的部分菌株在玉米根部的定殖有正向调控作用,对芽胞杆菌属（Bacillus spp.）、假单胞菌属（Pseudomonas spp.）、肠杆菌属（Enterobacter spp.）部分菌株在玉米根部的定殖有负向调控作用。综上所述,不产生脂肽类抑菌物质生防细菌解淀粉芽胞杆菌FZB42突变体ΔCH03可以与轮枝镰孢菌互作共生,共生后的轮枝镰孢菌在玉米茎秆上致病力显著减弱。芽胞杆菌和荧光假单胞菌通过刺激轮枝镰孢菌细胞内ROS信号产生和积累诱导轮枝镰孢菌细胞自噬的产生;轮枝镰孢菌细胞自噬调控病菌的致病、产毒;同时轮枝镰孢菌细胞自噬也对根围细菌在玉米上的定殖起到关键调控作用。
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