假单胞菌putida的VI型分泌系统塑造番茄根际微生物群落结构

本研究针对植物根际微生物群落调控机制这一关键科学问题，揭示了Pseudomonas putida KT2440携带的三套VI型分泌系统(T6SS)在番茄根际微生态中的调控作用。通过构建T6SS基因缺失突变体，结合体外竞争实验和16S rRNA测序分析，首次证实K2/K3-T6SS在植物病原菌存在时被特异性激活，并发现T6SS通过靶向抑制Actinomycetota等11个门类微生物，显著影响根际菌群结构。该研究为理解微生物武器系统在植物-微生物互作中的生态功能提供了新视角，对开发生物防治策略具有重要指导意义。

　　

在植物与微生物共演的漫长岁月里，根际土壤中上演着肉眼看不见的"微型军备竞赛"。作为植物免疫的第一道防线，根际微生物群落的结构直接影响作物健康，而细菌间的"化学武器"——VI型分泌系统(Type VI Secretion System, T6SS)正是塑造这一微生态平衡的关键角色。尽管T6SS在哺乳动物肠道菌群调控中的作用已被广泛认知，但对其在植物根际这一复杂生态系统中的功能仍知之甚少。Pseudomonas putida KT2440作为一种具有生物防治潜力的根际细菌，携带三套T6SS基因簇（K1、K2和K3），但此前仅知K1-T6SS能在实验室条件下激活。这些"分子矛枪"如何在自然环境中发挥作用？它们会如何影响根际这个"微生物战场"的格局？这些问题的解答对理解微生物群落组装规律和开发农业应用策略至关重要。

为揭示这一科学谜题，西班牙马德里自治大学和塞维利亚大学的研究团队在《ISME Communications》发表了创新性研究成果。研究采用基因敲除技术构建了T6SS单/多突变体，通过体外竞争实验分析其对大肠杆菌和植物病原菌Xanthomonas campestris的杀伤能力；利用非灭菌农业土壤建立番茄根际微生态系统，结合16S rRNA基因测序和生物信息学分析（包括DADA2流程、QIIME2平台和ANCOM-BC统计方法），系统评估了T6SS对根际菌群结构的影响。

K2/K3-T6SSs的病原菌特异性激活

研究发现，虽然K2/K3-T6SS在常规实验室条件下对大肠杆菌无杀伤作用，但在面对植物病原菌X. campestris时却表现出显著活性。双突变体tssM2 tssM3的竞争指数降至野生株的56%，与K1-T6SS缺失突变体tssA1的抑制效果相当，而三突变体的杀伤能力进一步减弱至33%。这一发现首次证实K2/K3-T6SS具有生态情境依赖性激活特性，可能作为应对特定竞争压力的"隐形武器"。

根际定植的T6SS依赖性

在模拟自然环境的实验中，所有T6SS缺陷型菌株的根际定植能力均下降3倍以上。特别值得注意的是，三突变体tssA1 tssM2 tssM3表现出最严重的定植缺陷，说明三套T6SS在根际竞争中具有协同作用。这一结果揭示了T6SS作为"微生物通行证"的重要性——缺乏这些武器系统的细菌难以在复杂的土壤微生物群落中立足。

微生物群落结构的重塑

通过Bray-Curtis距离分析发现，野生型菌株处理的根际菌群与所有突变体处理组形成明显分离（PCoA解释81.5%变异）。ANCOM-BC分析鉴定出22个显著变化的细菌类群，包括Actinomycetota门的Streptomycetaceae等15个科，以及Pseudomonadota门的Rhizobiaceae等。引人注目的是，K1-T6SS特异性调控Rhizobiaceae等3个类群，而K2/K3-T6SS则专一性影响Entotheonellaceae等8个类群，展现出T6SS簇的功能分工。

这项研究首次系统阐明了P. putida多套T6SS在自然根际环境中的协同工作机制。其重要意义体现在三个方面：首先，发现K2/K3-T6SS的生态特异性激活模式，拓展了对细菌武器系统环境响应性的认知；其次，证实T6SS能同时影响革兰氏阳性与阴性菌群，暗示其可能携带新型跨界效应蛋白；最后，建立了T6SS-微生物群落-植物健康的三元关联，为设计基于微生物组的农业防控策略提供了理论依据。正如作者指出，未来研究应聚焦于解析各T6SS簇的具体效应蛋白库及其分子靶标，这将为精准调控根际微环境开辟新途径。