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根际益生菌是微生物肥料的主要菌种来源，高效的根际定殖是其发挥各种植物益生功能的前提。根际益生菌的定殖包括根际趋化、根系粘附和根表生物被膜形成三个主要的过程，每一步都是由信号介导的菌-植互作驱动的。有效铁是根际环境中的稀缺资源，菌、植双方都在极力获取，根际益生菌在根表形成生物被膜需要铁元素，主要通过分泌铁载体从根际土壤中争夺。根际益生菌一旦在根表定殖形成生物被膜，则可通过其铁载体和生物被膜基质系统持续为宿主植物提供从土壤中获取的铁元素，改善植物铁营养。所以，快速启动益生菌在植物根表的定殖成膜对植物非常有利，根际益生菌与植物长期互利进化过程中，是否具有促进根际益生菌快速定殖的机制？
近日，南京农业大学沈其荣院士领衔的“土壤微生物与有机肥”团队张瑞福教授课题组Nature Microbiology在线发表了题为Plant commensal type VII secretion system causes iron leakage from roots to promote colonization的研究论文，揭示了植物益生菌根际定殖过程中全新的菌-植互作模式。
该研究以生产上广泛应用的微生物肥料菌种贝莱斯芽孢杆菌SQR9为研究材料，发现其VII型分泌系统分泌的YukE蛋白能在菌-植互作早期插入根细胞膜，导致短暂性的根细胞中的铁泄漏，因为植物根细胞中的铁浓度高于土壤环境，可为芽孢杆菌启动根表快速定殖提供所需的铁元素，试验证明这种互作更高效地发挥了根际益生菌的促生作用。这种“先借后还、借少还多”的“启动费”模式，代表了一种全新的根际益生菌-植物之间的互作模式，为根际益生菌为代表的微生物肥料高效发挥作用提供了理论指导。
中国农科院农业资源与农业区划研究所刘云鹏副研究员（课题组博士毕业生）、硕士毕业生舒霞（中国农科院在读博士生）和中国林科院华北林业实验中心陈淋副研究员（课题组博士毕业生）为论文共同第一作者，张瑞福教授、刘云鹏副研究员为论文共同通讯作者，该研究同时得到国家自然科学基金、国家重点研发专项、中国农科院青年创新专项资助。
https://www.nature.com/articles/s41564-023-01402-1
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