南京农业大学揭示RIN基因驱动根际免疫形成机制

2023年8月10日，《Molecular Plant》 在线发表了南京农业大学资源与环境科学学院沈其荣院士团队微生态与根际健康实验室题为“RINenhances plant disease resistance via root exudate-mediated assembly of diseasesuppressive rhizosphere microbiota ”的研究成果。该研究发现RIN通过调控番茄根系分泌物，招募能够抑制土传病原青枯菌的有益微生物，组装抑病型根际微生物组，形成根际免疫。

该研究首先比较了野生型番茄（WT）和RIN基因突变体番茄（rin）在灭菌土和自然土中土壤青枯菌生物障碍发生的严重程度，发现除了影响果实成熟外，RIN基因还参与调控番茄抵御土传青枯菌的入侵。在自然土壤中，随着植物生长和果实成熟，相较于先天免疫，微生物介导的根际免疫在维持番茄健康中的贡献逐步增大。随后，结合宏基因组、代谢组、培养组等研究方法进一步发现，WT植株在根际微生物组分类和功能上与rin突变体植株显著不同，链霉菌在植物根际免疫中起到了关键作用。进一步研究发现RIN基因介导的抑病型微生物群落组装与根系分泌物有关，其中关键分泌物核黄素和3-羟基黄酮通过招募链霉菌增强了根际免疫能力。接着，利用过表达乙烯应答转录因子的番茄突变体（ERF.A3-OE）进行研究，发现RIN基因参与根际免疫机制可能与乙烯代谢和响应有关。最后，使用2个纯合的RIN基因敲除突变谱系（rin-ko）进行验证，发现RIN功能的完全丧失同样导致抗病性降低和抑病型微生物群落的组装受损，进一步证实了RIN通过调控番茄关键根系分泌物，招募抑制土传青枯菌的有益菌，进而增强根际免疫的机制。