假单胞菌属铁摄取系统分布与生态特性揭示Efe系统在植物关联环境中的关键作用

铁是细菌生存的必需元素，但假单胞菌属(Pseudomonas)铁摄取系统与环境适应的关系尚不明确。研究人员通过对320株假单胞菌基因组进行多基因座序列和泛基因组分析，将其分为铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)、恶臭假单胞菌(P. putida)、丁香假单胞菌(P. syringae)和荧光假单胞菌(P. fluorescens)四组，发现各组铁载体合成基因簇分布特征显著不同。其中Efe系统(Fe2+转运)在植物病原菌和促生菌中高度保守，实验证实该系统赋予菌株在植物环境中的竞争优势，为理解微生物-植物互作提供了新视角。

　　

铁元素对细菌生存至关重要，但假单胞菌属(Pseudomonas)中铁摄取系统与环境适应性的关联机制仍是个谜。通过分析320个假单胞菌基因组，研究团队将其划分为四大类群：铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)组铁转运蛋白最少，恶臭假单胞菌(P. putida)组则富含异源铁载体转运系统。最有趣的发现是，专门转运二价铁的Efe系统在丁香假单胞菌(P. syringae)和荧光假单胞菌(P. fluorescens)中高度活跃——这两类恰好包含重要的植物病原菌和植物根际促生菌(PGPR)。

转录组数据再分析显示，efeU、foxA和fpvA基因在植物根部显著上调，但在昆虫宿主中无此现象。更妙的是，这些基因会在植物免疫反应时被特异性抑制。通过荧光假单胞菌野生型与Efe系统缺陷突变体的生长实验和植物内竞争实验，证实这套"铁元素快递系统"确实能帮助细菌在植物环境中获得生存优势。

系统发育分析揭示了这套系统的进化渊源：假单胞菌的Efe系统是通过垂直基因转移从共同祖先继承而来。这项研究不仅绘制了假单胞菌属铁转运系统的分布图谱，更揭示了微生物适应特殊生态环境的分子武器库——特别是那些与植物"相爱相杀"的菌株，它们演化出了精妙的铁元素获取策略，在这场微观世界的资源争夺战中占据先机。