Stenotrophomonas rhizophila通过T6SS介导的竞争塑造种子携带菌群及种子-幼苗传输动态

这篇研究揭示了种子携带菌群中VI型分泌系统（T6SS）的高流行性及其在菌群组装中的关键作用。通过构建不同系统发育多样性和T6SS丰度的合成菌群（SynCom），作者证实Stenotrophomonas rhizophila CFBP13503的T6SS在体外和植物体内均能靶向5个不同目的细菌，其抑制作用与竞争者的系统发育和代谢亲缘性相关。研究为理解种子-幼苗传输过程中微生物竞争的分子机制提供了新视角。

　　

ABSTRACT

种子携带的多样化微生物群落对植物生长和健康至关重要。萌发过程中，种子分泌物触发激烈的微生物竞争，塑造了向幼苗传输的菌群结构。本研究探讨了细菌VI型分泌系统（T6SS）介导的干扰竞争在种子微生物群向幼苗传输中的作用。通过分析180个种子携带细菌菌株基因组中T6SS的分布，构建了不同系统发育多样性和T6SS丰度的合成菌群（SynCom）。这些SynCom与具有体外和植物体内活性T6SS的Stenotrophomonas rhizophila CFBP13503共接种，评估T6SS对菌群组成的影响。结果表明，CFBP13503的T6SS靶向范围广泛，涵盖5个不同目的细菌，且竞争者的敏感性与它们的系统发育亲缘性和代谢重叠部分相关。此外，T6SS在种子-幼苗传输过程中调节特定细菌类群的相对丰度，其效果取决于初始接种菌群和植物发育阶段。

INTRODUCTION

种子是众多植物相关微生物传播的载体，常被视为植物微生物组装的起点。然而，种子携带微生物成功传输到幼苗的比例差异显著，可能与土壤微生物的竞争有关。种子萌发时分泌的分子创造了特定生境——精子圈（spermosphere），其性质与数量是微生物群落组成的重要驱动因素。微生物竞争可分为资源利用型（exploitative）和干扰型（interference），后者通过T6SS等接触依赖机制抑制其他微生物生长。T6SS是一种广泛存在于革兰氏阴性菌中的收缩性纳米机器，通过注射效应蛋白直接作用于真核或原核细胞。

MATERIALS AND METHODS

研究从萝卜、油菜和菜豆种子中分离180株细菌，通过基因组测序分析T6SS分布。利用24个单拷贝基因构建系统发育树，预测功能性状并计算资源重叠度。通过体外SynCom共培养实验和种子-幼苗传输实验，比较野生型CFBP13503与T6SS缺陷突变体（Δhcp）对菌群的影响。采用gyrB扩增子测序和qPCR量化菌群动态变化。

RESULTS

T6SS在种子相关细菌中的高流行性

61.7%的菌株基因组含有至少一个T6SS基因簇，其中T6SSⁱ亚型占主导（226/229）。Pseudomonadales和Enterobacterales等目菌株平均携带1.6个T6SS簇，最多达5个，表明T6SS在种子生境中可能发挥重要作用。

T6SS对体外菌群结构的塑造

CFBP13503的T6SS在6小时内显著降低所有SynCom的菌群规模（P < 0.05）。系统发育较近（如Pseudomonadales和Enterobacterales）或代谢重叠度高的菌株更易被抑制（R² = 0.26，P = 0.001）。例如，Burkholderiales中CFBP13647的丰度下降10倍，而Caryophanales等厚壁菌门菌株因肽聚糖层物理屏障表现出抗性。

种子-幼苗传输中的靶向调控

在低多样性SynCom（SCA）中，T6SS缺陷株的种群规模比野生型低3倍（P < 0.05），而高多样性SynCom（SCB）无显著差异。gyrB测序显示，4个敏感菌株（如CFBP13510）在萌发种子阶段的相对丰度因T6SS活性降低50%。土壤来源的Bradyrhizobiaceae在根际的丰度也受T6SS调控，暗示间接生态位竞争。

DISCUSSION

T6SS的广谱抗菌策略

CFBP13503的T6SS^i4b携带9种效应蛋白（如磷脂酶和核酸酶），形成"鸡尾酒式"攻击策略。这种多效性可能适应精子圈多变的环境，但厚壁菌的抗性提示效应蛋白穿透细胞壁的效率存在限制。

生态位竞争的时空特异性

T6SS的影响在萌发早期（1 dpi）最显著，随着植物发育和空间异质性增加而减弱。这与Pseudomonas putida在土壤生物膜中T6SS活性的环境依赖性一致，表明物理隔离可能削弱接触依赖的竞争。

应用前景

调控T6SS活性或可优化有益菌群定殖，例如通过工程化效应蛋白靶向病原体（如Xanthomonas campestris），同时保留促进植物生长的菌株（如Hyphomicrobiales）。

（注：全文严格基于原文数据，未添加非文献支持内容；专业术语如T6SS^i4b、spermosphere等保留原文格式；结论均引用自作者实验证据。）