《Journal of Plant Diseases and Protection》：Transcriptomic responses of rice (Oryza sativa) during interaction with plant growth-promoting bacteria associated with systemic resistance to Burkholderia glumae
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从商业水稻（Oryza sativa）中分离并经分子鉴定定的草螺菌（Herbaspirillum seropedicae）菌株HS09，在温室条件下对稻叶鞘腐败病菌（Burkholderia glumae）具有生物防治潜力。然而，HS09在水稻中针对B. gl
从商业水稻（Oryza sativa）中分离并经分子鉴定定的草螺菌（Herbaspirillum seropedicae）菌株HS09，在温室条件下对稻叶鞘腐败病菌（Burkholderia glumae）具有生物防治潜力。然而，HS09在水稻中针对B. glumae诱导系统抗性（ISR）的分子机制仍不清楚。研究人员通过转录组分析研究了促进植物生长细菌介导的水稻对B. glumae系统抗性的分子基础。试验设4个处理：不处理对照、接种内生菌HS09、接种病原菌B. glumae、以及先接种HS09再接种B. glumae的诱导处理。每处理用90粒种子，在受控温室条件下随机分布。结果表明，HS09激活关键防御相关信号通路，尤其是茉莉酸（JA；JAMyb、MYC2）与乙烯（ET；EIN3、EILs、ERF转录因子）介导的通路。此外，与钙依赖信号和超敏反应（HR）相关的Rboh和CaMCML基因上调，表明Ca2?介导的防御激活参与。富集分析还显示苯丙烷生物合成通路被诱导，促进异黄酮等抗菌次生代谢物产生。值得注意的是，诱导处理中唯一鉴定出404个差异表达基因（DEGs），支持HS09在启动多类病原防御分子通路中的作用。这些发现凸显H. seropedicae HS09作为防治B. glumae的可持续生物防治剂潜力，并支持其纳入作物保护项目与政策，以减少化学农药依赖、推动水稻生产体系环境友好型病害管理。
研究背景方面，水稻是全球重要粮食作物，稻叶鞘腐败病菌（Burkholderia glumae）引起细菌性穗枯病，在高湿高温环境下造成减产。化学防治依赖草酸宁酸等药剂，但耐药菌株已出现，防控难度上升。已有研究关注植物促生微生物与内生菌，但内生草螺菌（Herbaspirillum seropedicae）HS09如何于水稻中针对B. glumae诱导系统抗性（ISR）的分子事件仍鲜有阐明。因此，研究人员以感病品种Fedearroz 68（F68）为材料，用HS09与强毒株B. glumae 43 A（Bg43A）构建处理，借助转录组学揭示ISR遗传网络。
主要技术方法上，研究人员使用哥伦比亚Fedearroz 68（F68）水稻种子、病原菌B. glumae 43 A（Bg43A）与内生菌Herbaspirillum seropedicae HS09；设对照、病原、内生菌、互作四类处理并取样。总RNA经去除核糖体RNA建库，于Illumina NovaSeq 6000测序；序列比对至IRGSP-1.0水稻参考基因组，用HISAT2、StringTie重构转录本，DESeq2鉴定差异表达基因（DEG），Blast2GO做基因本体（GO）注释，KOBAS 2.0做KEGG通路注释，并以实时荧光定量PCR（RT-qPCR）验证POD、PAL、CHI、LOX、OPR7、AIA等基因。
结果部分保留小标题如下。效应为水稻幼苗生长影响：研究人员通过表型观测与活力指数统计发现，Bg43A处理幼苗生长受阻、萎蔫、根毛稀少；HS09预处理后再接种病原的诱导处理无病斑，活力指数Ⅰ较病株高约76%，说明HS09降低B. glumae对F68幼苗为害。差异表达基因筛查：5天接种后（5 dpi）诱导处理鉴定DEG最多（806个），其中上调501个；7 dpi数量下降，但诱导处理仍富集防御类别；维恩分析无三处理共有DEG，诱导处理有独占DEG，提示防御启动状态。防御相关基因表达谱：核苷酸结合亮氨酸富集重复（NB-LRR）基因如RGA5-like、Pik-2-like在诱导处理上调，提示效应子触发免疫（ETI）；模式识别受体（RLK/RLP）中FLS2、WAK等上调，表明病原相关分子模式触发免疫（PTI）与细胞壁屏障增强；病程相关蛋白（PR）、几丁质酶、过氧化物酶、萌发素样蛋白上调，体现水解与氧化爆发防御；WRKY、NAC、JAMYB等转录因子被诱导；激素信号中脂氧合酶（LOX）、12-氧代植物二烯酸还原酶（OPR）、乙烯响应因子（ERF109/ERF15）显著诱导，说明JA与ET协同。GO与KEGG富集：5 dpi诱导处理富集胁迫应答、氧化还原、防御应答、胞外区；KEGG富集苯丙烷生物合成、角质/木栓质/蜡质生物合成、植物-病原互作；Bg43A单独感染富集有限，呈延迟且不协调防御。RT-qPCR验证：诱导处理在7 dpi时POD、PAL、CHI、LOX、OPR7、IAA表达持续升高，与RNA-Seq趋势一致，说明HS09引发延迟但更强的转录防御。
讨论部分总结：研究人员指出HS09单独定殖时不引发强烈防御，但在B. glumae入侵时把水稻转为“启动态”，使NB-LRR、RLK、PR、过氧化物酶、WRKY、JA/ET、MAPK、Ca2?-钙调素样蛋白（CaM-CML）与超敏反应（HR）通路协调激活；Bg43A单独感染时JAZ抑制JA信号，防御迟滞。HS09通过结构屏障（木质素、木栓质、细胞壁蛋白）与化学防御（ROS、PR、次生代谢物）形成分层免疫。
结论部分翻译：本研究揭示了内生菌H. seropedicae HS09在水稻（Oryza sativa）中针对B. glumae诱导系统抗性的新机制。转录组分析显示，HS09预接种激活广泛防御相关基因与信号通路，包括苯丙烷生物合成、MAPK级联、JA/ET介导信号，而这些在仅染B. glumae的植株中未被激活。HS09处理幼苗的快速转录激活，连同关键转录因子与防御酶的调控，表明该内生菌有效启动植物免疫系统，使病原挑战获得更快、更协调的应答。这些发现凸显H. seropedicae HS09作为病害管理生物制剂的潜力，促进可持续水稻生产，也证明新一代测序工具可用于解析植物-微生物-病原系统中复杂分子互作，为内生菌介导植物免疫研究提供框架。论文发表于《Journal of Plant Diseases and Protection》。
