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原文献信息：Anckaert, A.; Declerck, S.; Poussart, L.-A.; Lambert, S.; Helmus, C. et al. The biology and chemistry of a mutualism between a soil bacterium and a mycorrhizal fungus. Curr Biol 2024.亮点：
- Bacillus velezensis 相比根系更有效地定殖整个菌丝网络。
- Bacillus 利用真菌菌丝作为“高速公路”在土壤中扩展，并定殖新的植物。
- surfactin 在该互作的化学生态中起关键作用。
- 这种微生物互助关系增强了番茄对灰霉病 (Botrytis) 的系统抗性。
丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal，AM) 真菌（如 Rhizophagus 属）在其菌丝环境中招募特定的细菌种类。然而，这种复杂互作的化学机制及互利效应尚未被深入研究，尤其是涉及到像贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis 这样的强效抗真菌化合物的生产者。在此，我们展示了土壤栖息的B. velezensis沿AM真菌异形根孢囊霉Rhizophagus irregularis 的菌丝网络迁移，形成生物膜并在AM 真菌中诱导胞质流动，促进细菌对宿主植物根部的定殖。在菌丝环境定殖期间，R. irregularis 调节 B. velezensis 中的特定代谢产物的生物合成，以确保稳定的共存关系，并作为一种抵御寄生真菌和细菌的机制。这种互惠效应在三方互动中进一步扩展，通过诱导系统抗性为宿主植物提供增强的保护。
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主要内容：
B. velezensis 有效地定殖于 R. irregularis 的菌丝上并沿着外部菌丝体（ERM）网络迅速扩展
本研究首先在双隔板平板中探究了B. velezensis和R. irregularis在菌丝区的物理相互作用。时序显微成像显示，B. velezensis细胞在48小时内附着于R. irregularis菌丝上，形成生物膜并快速扩展至ERM网络。相比于胡萝卜根，B. velezensis更倾向于定殖R. irregularis。进一步，我们在温室条件下，使用接种R. irregularis的马铃薯植株监测B. velezensis定殖。结果显示，R. irregularis促进了B. velezensis的根部定殖，且B. velezensis能通过R. irregularis的公共菌根网络从一个根系转移到另一个，速度远快于被动扩散。表面活性素类脂肽有助于B. velezensis在真菌圈的定殖我们测试了生物活性次生代谢物（bioactive secondary metabolites，BSMs）合成抑制的突变体在地衣芽孢杆菌定殖AM真菌中的作用。发现不能产生表面活性素家族的突变体定殖能力显著下降。此外，我们从体外系统定殖的菌丝中获得真菌圈提取物，通过UPLC-qTOF-MS分析发现，9天后B. velezensis在R. irregularis相关的生物膜中分泌了接近微摩尔范围的表面活性素，显著促进了定殖。B. velezensis与R. irregularis建立了兼容的相互作用结果发现，B. velezensis的定殖对菌丝呼吸代谢无负面影响，且提高了细胞质流动速度，表明细菌的存在不会影响真菌的适应性。进一步研究发现，B. velezensis产生的表面活性素作为触发剂，驱动AMF系统性地增强其细胞质转运，并强调了AMF能够通过其网络转运这种细菌次级代谢产物的潜力。在真菌圈中削弱的丰原素生产防止B. velezensis对R. irregularis的拮抗作用B. velezensis产生抗真菌次级代谢物CLiPs，包括伊枯草菌素和丰原素，在高浓度时对R. irregularis菌丝膜完整性有影响，但表面活性素无影响。在真菌圈样品中，表面活性素占主导，风信素很少，且对真菌无毒性。推测真菌圈中CLiP模式的调节由菌丝分泌物提供的特定营养背景驱动。B. velezensis产生抗菌物质以抑制土壤竞争者B. velezensis在AM真菌菌丝上形成生物膜时能有效生产抗菌次级代谢物。我们评估了B. velezensis在AM真菌分泌物中生长时产生的自由细胞上清液（cell free supernatant，CFS）对潜在有害竞争者（哈茨木霉菌和山冈单胞菌）的生长抑制活性。发现野生型CFS对两者有显著拮抗作用。B. velezensis和R. irregularis的相互作用增强了诱导性的全身抵抗力。我们的研究测试了B. velezensis和R. irregularis组合是否能保护番茄免受灰霉病菌侵害。结果显示，共同接种的植物病害严重度减少了约60%，病害发生率降低了约75%，保护效果优于单独处理。细菌未从根部迁移至地上部分，排除了直接拮抗作用。微生物群体监测显示，AM真菌密度稳定，B. velezensis数量显著增加，表明R. irregularis可能促进细菌侵染。接种未影响植物大小，表明抗病性非间接由于植物健壮性。我们推测R. irregularis和B. velezensis的互惠合作增强了番茄植物的免疫激活潜力，提高了抗病性。文中图表：
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