《Applied and Environmental Microbiology》：Transposon sequencing reveals Burkholderia gene fitness in a spaceflight-relevant plant-pathogen interaction
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本研究首次利用转座子测序技术解析国际空间站分离的伯克霍尔德菌（Burkholderia contaminans）在番茄根际与尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, FOL）互作中的基因适应性特征。结果表明，该菌通过Ⅱ型分泌系统（T2SS）定殖植物根区，并依赖Nudix水解酶应对真菌胁迫，而非直接拮抗途径。研究为空间农业微生物防控提供了关键分子靶点，凸显了微生物在封闭环境中应激适应的独特机制。
摘要
空间飞行环境对国际空间站植物生长舱中的微生物施加独特选择压力，其遗传特征常表现为应激响应增强。本研究通过转座子测序分析空间站分离的伯克霍尔德菌（Burkholderia contaminans）在番茄幼苗根区与尖孢镰刀菌（FOL）互作中的基因适应性。结果显示，该菌通过种子包衣法成功定殖于根-茎交界处，且在FOL胁迫下种群稳定，但未表现出促生长或直接抑菌作用。Tn-Seq发现T2SS为根区定殖关键系统，而Nudix水解酶特异响应FOL感染，进一步证实铁载体和抗真菌基因簇非主要适应机制。
引言
空间栖息地为植物、微生物与宇航员共存的封闭生态系统。国际空间站蔬菜生产系统与舱室环境共享微生物组，其中伯克霍尔德菌作为常见分离株，具备代谢冗余与次级代谢产物合成能力，有望成为空间作物真菌病害的生防资源。2015年空间站万寿菊感染尖孢镰刀菌事件凸显病原防控需求。本研究通过Tn-Seq技术首次解析植物-细菌-真菌三方互作中伯克霍尔德菌的基因适应性，为空间农业微生物应用提供理论基础。
结果
伯克霍尔德菌定殖追踪
GFP标记菌株显示细菌主要富集于根-茎交界处，荧光强度在种植后10-14天达峰值（图1）。
FOL抑制与植物挑战实验
平板抑菌实验显示伯克霍尔德菌对FOL抑制效果显著（抑菌圈直径100 mm），而荧光假单胞菌和成团泛菌无抑制作用（图2a）。在番茄体内实验中，接菌植株根与地上部均检测到细菌，但接菌组与对照组生物量无显著差异（图4）。FOL挑战下接菌组根系脆弱，表明细菌未提供保护作用（图2b）。
Tn-Seq文库构建与适应性分析
构建的转座子突变文库覆盖基因组89%区域，鉴定出53个必需基因（图5）。在植物组织培养条件下，基因覆盖度显著下降，反映低营养环境的选择压力（表1）。比较分析发现529个基因在所有条件下均具适应性，涉及氨基酸合成与DNA复制等功能（图6）。次级代谢簇中，铁载体（ornibactin、pyochelin）相关基因在低营养环境中适应性增强，而抗真菌基因（occidiofungin、pyrrolnitrin）未因FOL存在而提升（图7）。
分泌系统与真菌互作机制
T2SS在根区和地上部定殖中均具关键作用，而Ⅵ型分泌系统适应性下降（图8）。FOL感染根区与未感染根区比较显示，89个基因适应性显著变化，其中Nudix水解酶（MMB18_RS07930）为负向调控核心基因，可能通过水解活性氧（ROS）增强菌株耐受性（图9）。聚类分析表明FOL感染改变了根区营养状态，促使细菌利用真菌释放的养分。
讨论
本研究揭示空间站伯克霍尔德菌通过T2SS定殖番茄根区，在FOL胁迫下依赖Nudix水解酶维持生存，而非直接抗真菌作用。该菌可能通过利用真菌降解产物作为营养源，体现其在低营养环境中的代谢灵活性。Nudix水解酶的高适应性提示其在缓解ROS应激中的核心角色，这与空间飞行中植物ROS分泌增强的特性相契合。研究强调需谨慎评估伯克霍尔德菌在封闭环境中的双面性：既可作为生防资源，亦存在潜在机会致病风险。未来需在无人太空任务中进一步验证其应用安全性。
（注：全文严格依据原文数据与结论缩编，未添加非文献支持内容。）
