植物主要通过分泌特化代谢物来招募根系相关细菌群落，由此形成的根际微生物组在经验上被认为对植物有益。然而，细菌定殖过程中利用植物源代谢物进而对植物造成损害的情形却鲜有记载。本研究证明，源自根际的假单胞菌（Pseudomonas sp.）菌株 NyZ480 具有 versatile 的能力，能够高效降解并利用简单香豆素——这是一类对植物铁获取和病原防御至关重要的根系分泌物。这种强大的分解代谢能力由 NyZ480 中保守的遗传决定因子所介导。特别是冗余的降解起始基因 xenA 不仅赋予 NyZ480 以简单香豆素为底物生长的能力，还使其对这些抗菌代谢物产生抗性。结果NyZ480 在缺铁、分泌香豆素的拟南芥根系上大量定殖，使植物陷入持续的铁匮乏状态，并逐步削弱其铁获取能力与整体适应性。生物信息学分析表明，xenA 同源基因在环境细菌中广泛存在且高度冗余。
图 1、 NyZ480 降解并利用缺铁拟南芥 Col-0 分泌的简单香豆素。 a） 不同培养条件下 Col-0 根系平均荧光强度的定量。植株分别在含 100 μM Fe²⁺、100 μM Fe³⁺、10 μM Fe²⁺ 或 10 μM Fe³⁺ 的 ½ MS 琼脂平板上培养两周；代表性图像分别在明场与紫外光（365 nm）下拍摄。数据为三个生物学重复的平均值（n = 3），每个生物学重复为一块含六株幼苗的平板。b）采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）对 18 日龄 Col-0 的 ½ MS 废液培养基中香豆素（COU）、七叶亭（ESC）、白蜡素（FRA）和东莨菪内酯（SCO）进行定量。NyZ480 接种于 16 日龄、预先在 10 μM Fe³⁺ 条件下培养（该条件下简单香豆素分泌量最大）的 Col-0 植株。c） NyZ480 对 COU、ESC、FRA 和 SCO 随时间的降解。
在降解实验的时间进程（0、1、2、4、6 h）中采集 HPLC 色谱图，红色箭头标示各化合物随时间的降解。d）NyZ480 分别以 COU、ESC、FRA 和 SCO 为唯一碳源时的生长。实线代表三个生物学重复（n = 3）的平均值，阴影区表示标准差（SD）；实验同时设置了不接菌和不加底物的对照组。e） 分别以单一 COU（COU 组）或 ESC、FRA、SCO 混合物（EFS 组）诱导后的基因表达谱。
图2、NyZ480突变体中香豆素的简单利用与抗性。90 使用COU或b FRA作为唯一碳源，测定野生型-NyZ480及其突变体的细菌生长情况。培养在30℃下持续摇动培养基，并每30分钟记录一次OD600值。实线表示三次生物重复实验的平均值（n=3），阴影区域表示标准差（SD）。同时设置了无细菌接种的对照组。c 将野生型-NyZ480及其突变体重新接种于含有0.1 mM COU、ESC、FRA或SCO的TSA平板上。
图3、WT和Mut-NyZ480菌株在LB培养基中的生长情况。将每种菌株的单个111菌落分别接种于5 mL LB液体培养基中，于30℃条件下以180 rpm振荡培养过夜。细菌细胞以5,000 g离心5分钟收集，然后用PBS（pH 7.4）三次洗涤。沉淀后的细胞重悬于5 mL PBS缓冲液（pH 7.4）中，作为114种子培养物使用。细菌生长通过Bioscreen C系统进行监测。取300 µL LB培养基分入96孔板的每个孔中，随后加入3 µL已制备好的种子培养物溶液。培养物在30℃下持续振荡培养，每30分钟记录一次OD600值。实线表示三组生物重复实验的平均值（n=3），阴影区域表示标准差（SD）。
图4、来源于拟南芥根际的香豆素降解菌Pseudomonas sp. NyZ490可定殖于缺铁拟南芥Col-0，并影响其生长性能。a 以1 mM COU为唯一碳源条件下NyZ490的生长情况。对照组包括无COU（无基质）或无NyZ490（未接种）的情况。b NyZ490对COU、ESC、FRA和SCO的降解过程。在降解过程中（0、3、6小时），采集了HPLC色谱图。红色箭头表示基质浓度下降。
c 每根植株NyZ490菌落数（CFU）的对数转换值。植物在sFe或dFe½ MS琼脂平板上进行无菌培养14天，随后沿根部接种20 μL NyZ490悬浮液（OD600 = 0.003）。7天后记录菌落计数。数据代表三次生物重复（n=3），每组包含三次技术重复。d 在dFe条件下，NyZ490接种后拟南芥Col-0的表型评估。14天龄植株接种20 μL NyZ490悬浮液（OD600 = 0.003），或作为对照接种10 mM MgCl₂，采样时间在第7天（n=16，每处理16株幼苗）。
记录了鲜重、主根长度、侧根数量以及总叶绿素含量。在缺铁（dFe）的Col-0植株中，分别施用NyZ490167（NyZ490）或10 mM MgCl₂（对照组）。将幼苗在第7天（DPI）收获，用于通过ICP-MS测定铁浓度168。每种处理均以三株幼苗为一组，构成一个生物重复实验。
图 5 、 WT- 与 Mut-NyZ480 均无法在拟南芥突变体 f6'h1 上建立增强型定殖。 a 每根 CFU 的 log₁₀ 转换值。拟南芥 f6'h1（SALK_132418C、SALK_050137C）植株在 sFe 或 dFe 的 ½ MS 琼脂平板上无菌培养两周，沿植株根部接种 20 μL WT 或 Mut-NyZ480 菌悬液（OD₆₀₀ = 0.003）。在接种后 0、1、3、7 和 12 天取样进行 CFU 计数。每个处理设三个生物学样本（n = 3），每个样本设三个技术重复。
各处理内（sFe 或 dFe）第 0 天与第 7 天之间、以及第 7 天时 sFe 与 dFe 之间的统计学差异采用双尾 Student t 检验判定（p < 0.05，p < 0.001，p < 0.0001；ns，不显著）。b 不同处理后 f6'h1 的表型表征。将在 sFe 或 dFe 条件下生长的两周龄植株接种 WT- 或 Mut-NyZ480（OD₆₀₀ = 0.003），或以 10 mM MgCl₂（模拟）处理。在接种后 7 天取样（n = 16，每个处理含 16 株幼苗），记录鲜重、主根长、侧根数和总叶绿素含量。
总结
由此本研究揭示了一种根际现象：在胁迫条件下，微生物伺机利用并解毒宿主分泌的特化代谢物，从而增强自身定殖并损害植物适应性。Bioscreen 以自动、连续、可多菌株—多底物并行的方式，把转录组与酶学发现（哪些 xenA 上调、哪些 XenA 有催化活性）落到了可量化的生长表型上，为"NyZ480 借降解宿主香豆素换取根际定殖优势并最终损害植物铁营养与适应性"这一中心论点提供了直接的功能性证据。
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