铁是预防叶际微生物群失调的主要介质

多细胞生物需要正确的微生物群组成，才能维持最佳的健康状态和适应度。微生态失调可能导致人类和植物出现严重的健康后果，并且在不同系统的病原体感染过程中普遍存在。近期研究表明，碳源可利用性在拟南芥叶片中的细菌群落组装过程中发挥作用[1]。然而，碳源或其他分子是否是维持叶片微生物群稳态的关键因素，仍然未知。在此，我们对野生型和微生态失调的 min7 fls2 efr cerk1（mfec）突变体叶片中的内生微生物群进行了无偏的植物内宏转录组分析。该突变体的模式识别受体（PRR）信号传导和依赖 MIN7 的囊泡运输均存在缺陷。分析结果显示，拟南芥叶片内部的细菌表现出类群特异性的转录响应。最值得注意的是，在寡营养单胞菌属（Stenotrophomonas）菌株中检测到了铁饥饿响应；这类内生细菌可导致微生态失调表型。经典铁饥饿基因表达水平的升高进一步证实，mfec 植株中的铁可利用性较低。这种低铁环境与质膜 H⁺-ATPase AHA2 水平降低相关，进而导致质外体 pH 升高，使生物可利用性较低的三价铁相对于可溶性的二价铁占据优势。在 mfec 植株中补充铁，足以恢复微生物群稳态并缓解微生态失调表型。铁在微生态失调中的作用还延伸至丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae）叶部感染；该感染通过两种依赖铁的机制驱动叶片微生态失调。因此，铁成为植物内生空间中健康微生物群与微生态失调微生物群之间一个出人意料而又关键的转换开关。

多细胞生物需要正确的微生物群组成，才能维持最佳的健康状态和适应度。微生物群失调可能在人类和植物中导致严重的健康后果，并且在不同系统的病原体感染过程中普遍存在。近期研究表明，碳源的可利用性在拟南芥叶片中的细菌群落组装过程中发挥作用[1]。然而，碳源或其他分子是否是维持叶片微生物群稳态的关键因素，仍然未知。在此，我们对野生型以及微生物群失调的 min7 fls2 efr cerk1（mfec）突变体叶片中的内生微生物群开展了无偏向的植物体内宏转录组分析。该突变体的模式识别受体（PRR）信号传导和依赖 MIN7 的囊泡运输均存在缺陷。分析结果显示，拟南芥叶片内部的细菌表现出分类群特异性的转录响应。最值得注意的是，在 Stenotrophomonas 菌株中检测到铁饥饿响应；Stenotrophomonas 是一类能够引发微生物群失调症状的内生细菌。经典铁饥饿基因表达水平的升高进一步证实，mfec 植物中的铁可利用性较低。这种低铁环境与质膜 H⁺-ATPase AHA2 水平降低相关，导致质外体 pH 升高，从而有利于生物可利用性较低的三价铁，而非可溶性的二价铁。向 mfec 植物中补充铁足以恢复微生物群稳态，并缓解微生物群失调表型。铁在微生物群失调中的作用还延伸至丁香假单胞菌的叶部感染；该感染通过两种依赖铁的机制驱动叶片微生物群失调。因此，铁成为植物内生空间中健康微生物群与失调微生物群之间一个出人意料但关键的转换开关。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.16.751549v1?rss=1

🏷️ 叶际微生物群 微生态失调 铁稳态 拟南芥 植物—微生物互作