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为探究核桃（Juglans regia L.）、胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）和贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）三方互作分子机制，研究人员利用三方 RNA-Seq 分析。发现核桃 DEGs 富集于次生代谢等通路，病原菌和生防菌分别有 799 和 79 个 DEGs，为炭疽病生物防治提供理论依据。
核桃炭疽病是全球范围内危害核桃产业的重要病害，由胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）引发，严重影响核桃的叶片、果实和枝条，导致产量下降。目前，关于植物、病原菌和生防菌三方互作的分子机制研究较少，多数研究集中于两两之间的相互作用。因此，揭示核桃、胶孢炭疽菌和贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）三方互作的转录组动态调控网络，对于开发绿色可持续的病害防治策略具有重要意义。
四川农业大学的研究人员针对这一科学问题，开展了 “核桃 - 胶孢炭疽菌 - 贝莱斯芽孢杆菌” 三方互作的转录组研究。通过多组学分析，系统解析了三方在共接种条件下的基因表达变化及互作机制，研究成果发表在《BMC Plant Biology》。
研究主要采用了三方 RNA-Seq 技术、加权基因共表达网络分析（WGCNA）、蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络分析、基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）功能富集分析等方法。实验设置了未接种对照（CK）、胶孢炭疽菌单接种（Cgp）、贝莱斯芽孢杆菌单接种（Bv）和两者共接种（TB）四组处理，对核桃叶片进行取样，通过高通量测序获取转录组数据，并进行生物信息学分析。
转录组测序与差异基因分析
通过对四组样本的转录组测序，在核桃、胶孢炭疽菌和贝莱斯芽孢杆菌中分别鉴定出 111,674、799 和 79 个差异表达基因（DEGs）。结果显示，共接种条件下核桃的 DEGs 数量显著低于贝莱斯芽孢杆菌单接种组，但高于胶孢炭疽菌单接种组，表明生防菌的存在可调节宿主对病原菌的转录响应。
功能富集分析
- 核桃：DEGs 富集于次生代谢、抗病蛋白、植物激素信号转导（如脱落酸、乙烯信号通路）和病程相关蛋白（PR 蛋白）等通路。其中，植物 - 病原菌互作通路中的抗病基因 RPS2、RPM1 在共接种组显著上调，表明贝莱斯芽孢杆菌可增强核桃的效应子触发免疫（ETI）反应。
- 胶孢炭疽菌：DEGs 与结合功能、抗原加工呈递、肌动蛋白细胞骨架调控相关。共接种条件下，肌动蛋白（F-Actin）表达上调，而突触小泡循环相关基因下调，提示贝莱斯芽孢杆菌可能通过干扰病原菌的细胞骨架动态和毒力因子运输发挥抑菌作用。
- 贝莱斯芽孢杆菌：DEGs 涉及跨膜运输、氨基酸生物合成、碳代谢和三羧酸循环（TCA 循环）。共接种组中，抗菌化合物合成相关基因 srfAC 和 purB 显著上调，表明生防菌通过增强抗菌物质的产生和分泌应对病原菌压力。
关键模块与枢纽基因筛选
通过 WGCNA 和 PPI 网络分析，在胶孢炭疽菌中鉴定出 3 个关键模块和 10 个枢纽基因，包括参与半胱氨酸 - 蛋氨酸代谢的 CGS 基因；在贝莱斯芽孢杆菌中筛选出 2 个关键模块和 2 个枢纽基因（srfAC、purB）。这些基因在三方互作中可能作为核心调控节点，介导生防菌与病原菌的竞争及宿主免疫激活。
研究结论与意义
本研究首次系统解析了核桃 - 胶孢炭疽菌 - 贝莱斯芽孢杆菌三方互作的转录组机制，发现贝莱斯芽孢杆菌通过抑制病原菌的毒力相关通路（如突触小泡循环）、激活宿主的免疫信号网络（如 MAPK 级联反应）以及增强自身抗菌代谢物合成，实现对炭疽病的多重防控。研究结果填补了三方互作分子机制的研究空白，为开发基于多物种协同调控的绿色植保策略提供了理论依据，有望推动贝莱斯芽孢杆菌等生防菌剂在核桃炭疽病防治中的应用，助力农业可持续发展。
研究揭示的三方互作机制为植物病害生物防治提供了新视角，特别是生防菌通过多途径干扰病原菌致病过程的发现，为设计高效、环境友好的病害管理方案奠定了基础。未来可进一步围绕枢纽基因的功能验证和生防菌剂的田间应用展开研究，加速科研成果向实际生产的转化。
