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PC 免疫信号平衡决定植物与有益微生物组的相容性

Take home message:

(1)微生物相关分子模式中,受体、共受体、激酶三者的关系

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Main:

摘要

(1)Plants associate with diverse microbial communities that influence growth and health.植物与影响其生长和健康的各种微生物群落相关联。

(2)Although the plant immune regulatory network balances defense activation and microbial accommodation during pathogen attack, how it coordinates beneficial plant-microbe interactions across complex microbial contexts remains unclear.尽管植物免疫调控网络在病原菌攻击期间能够平衡防御激活与微生物接纳,但在复杂的微生物背景下,该网络如何协调有益的植物-微生物相互作用仍不清楚。

(3)Here, we performed a systematic screen of 39 immune-pathway mutants using individual plant growth-promoting bacteria (PGPBs), binary combinations, synthetic and natural communities.在此,我们利用单种植物生长促进细菌(PGPBs)、二元组合、合成群落以及自然群落,对39个免疫通路突变体进行了系统性筛选。

(4)We identified the bik1-1 mutant as exhibiting a broad defect in growth promotion across multiple beneficial microbial systems.我们发现bik1-1突变体在多种有益微生物系统中表现出广泛的促生长缺陷。

(5)Extensive genetic analyses using independent BIK1 CRISPR and T-DNA insertion alleles, as well as overexpression lines, demonstrated that the growth promotion defect observed in the bik1-1 line is not caused by loss of BIK1 function but instead correlates with a chromosomal fragment duplication.使用独立的BIK1 CRISPR和T-DNA插入等位基因以及过表达株系进行的广泛遗传分析表明,在bik1-1株系中观察到的促生长缺陷并非由BIK1功能缺失引起,而是与一个染色体片段重复相关。

(6)Although ISR and beneficial bacteria-mediated pathogen protection remain intact in bik1-1, immune activation is elevated during beneficial interactions.尽管在bik1-1中,诱导系统抗性(ISR)和有益细菌介导的病原菌保护功能保持完整,但在有益互作过程中免疫激活水平升高。

(7)Microbiome profiling revealed reduced diversity and altered community structure, and microbiome transfer experiments indicate that host immune status influences the selection of microbial taxa associated with growth promotion.微生物组分析显示多样性降低且群落结构发生改变,而微生物组移植实验表明,宿主免疫状态影响与促生长相关的微生物类群的选择。

(8)These findings indicate that immune signaling balance is a key determinant of plant-microbiome compatibility across diverse microbial contexts.这些发现表明,在不同微生物背景下,免疫信号平衡是决定植物-微生物组相容性的关键因素。

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(9)Result

(10) The bik1-1 line exhibits impaired growth promotion across diverse PGPBs bik1-1 株系在不同植物生长促进细菌处理下均表现出促生长效应受损

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(11) Beneficial bacteria-mediated pathogen protection is unaffected in bik1-1有益细菌介导的病原菌保护功能在 bik1-1 中未受影响

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图片Figure 2 证明:bik1-1突变体虽然无法从有益细菌获得促生长效益,但仍能通过有益细菌获得病原菌保护。这排除了“bik1-1与有益细菌完全不互作”的可能性,说明bik1-1的缺陷是“生长促进”通路特异性受损,而非“防御激活”通路。这为进一步解析生长-防御权衡机制提供了关键线索。

(12) Chromosomal fragment duplication in bik1 -1 is associated with constitutive immune activation and altered PGPB responses bik1-1 中的染色体片段重复与组成型免疫激活及植物生长促进细菌响应改变相关

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Figure 3 解决了Figure 1中发现的现象的遗传基础:bik1-1的促生长缺陷并非由BIK1基因本身功能丧失引起,而是由于一个意外的染色体片段重复导致多个防御相关基因上调,造成组成型免疫激活。这种持续的免疫激活状态可能排斥或抑制了有益细菌的定殖和功能发挥,从而导致促生长效应丧失。

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(13) Beneficial bacteria disrupt the growth-defense balance in bik1-1 mutant 有益细菌破坏 bik1-1 突变体的生长-防御平衡

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(14) Immune dysregulation in bik1-1 mutants selects for an immune-compatible microbiome bik1-1 突变体中的免疫失调选择出与之相容的微生物组

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展示bik1-1中的免疫失调与微生物组组成和功能的改变相关

(15) bik1-1 responds to metabolicallyactive beneficial bacteria through distinct interaction mechanisms bik1-1 通过不同的互作机制响应具有代谢活性的有益细菌

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展示有益细菌通过不同互作机制差异性地影响bik1-1的促生长效应

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Words:

尽管植物免疫调控网络在病原菌攻击期间能够平衡防御激活与微生物接纳,但在复杂的微生物背景下,该网络如何协调有益的植物-微生物相互作用仍不清楚。