植物根系及土壤微生物群落能夠分泌多種代謝物，介導(dǎo)微生物間促進、互養(yǎng)和互惠等復(fù)雜的社會行為。其中，所分泌的代謝物如氨基酸、維生素以及相關(guān)螯合物等被視為公共資源，有益微生物或植物病原菌爭奪資源的過程中，直接或者間接的驅(qū)動了根際微生物組的變化，影響植物健康。硫胺酸是第一個被報道的B族維生素，參與微生物糖、氨基酸和脂質(zhì)代謝過程。由于多數(shù)植物和微生物均能合成硫胺素，胞外環(huán)境的硫胺素已被視為是一種重要的公共資源。

 

　　疫霉菌是一種重要的病原卵菌，其中大豆疫霉造成的大豆根腐病威脅大豆產(chǎn)業(yè)安全。疫霉菌是硫胺素營養(yǎng)缺陷型，需要從外界獲得硫胺素供其自身生長及侵染，這使得疫霉菌類群成為公共硫胺素的受益者。黏細菌是目前原核生物中已知唯一具有多細胞行為特征的微生物類群，廣泛分布于土壤、植物根際或者水體等不同生境，且能夠捕食其他微生物（細菌、真菌和卵菌）或者裂解復(fù)雜生物大分子獲取營養(yǎng)，被視為土壤微生物食物網(wǎng)的關(guān)鍵類群。然而，在植物根際環(huán)境中，黏細菌如何與疫霉菌及植物建立互作關(guān)系至今未知。

 

　　崔中利教授團隊前期研究發(fā)現(xiàn)珊瑚球菌Corallococcussp. EGB通過分泌一種新型外膜型β-1,6-葡聚糖酶GluM裂解真菌細胞壁實現(xiàn)對真菌的捕食（ISME J, 2019）。課題組在此基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)黏細菌EGB與疫霉菌之間存在著以硫胺素供應(yīng)為紐帶的營養(yǎng)互作模式。研究發(fā)現(xiàn)黏細菌EGB通過產(chǎn)生一種新型硫胺素酶CcThi1，以外膜囊泡的方式轉(zhuǎn)運到胞外，通過分解環(huán)境中公共硫胺素，阻斷疫霉菌獲取硫胺素的路徑，進而抑制疫霉菌的生長。硫胺素酶Thi1在黏細菌類群中分布廣泛，而黏細菌主要存在于土壤環(huán)境中，這種獨特的生境分布，表明黏細菌來源的硫胺素酶Thi1在土壤生態(tài)系統(tǒng)中具有潛在的生態(tài)功能。進一步通過土壤盆栽實驗，發(fā)現(xiàn)在疫霉菌侵染大豆的過程中，黏細菌通過該硫胺素酶調(diào)控大豆根際環(huán)境中硫胺素的含量，控制疫霉菌群體數(shù)量進而防控其對大豆的侵染。該研究闡明了黏細菌在調(diào)控土壤環(huán)境公共營養(yǎng)資源中的作用及其生態(tài)學(xué)功能。

 

　　研究結(jié)果為理解黏細菌與植物病原卵菌互作關(guān)系提供全新的視角，也為卵菌病害的生物防控提供一種新的思路和策略。相關(guān)研究成果以“Myxobacteria restrain Phytophthora invasion by scavenging thiamine in soybean rhizosphere via outer membrane vesicles-secreted thiaminase I”為題發(fā)表在微生物學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《Nature Communications》上。該論文以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一作者和通訊單位，我校生科院博士研究生夏丞垚為論文第一作者，崔中利教授和課題組李周坤副教授為論文共同通訊作者。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院竇道龍教授課題組為本研究的開展提供了幫助。該項目得到了國家自然科學(xué)基金和國家科技重大專項等項目資助。該成果也是近期崔中利教授課題組解析黏細菌捕食疫霉菌過程中的適應(yīng)性進化策略的基礎(chǔ)上（ISME J, 2023），在黏細菌與土壤微生物互作領(lǐng)域又一新的突破。

 

　　崔中利教授團隊近年來圍繞黏細菌生物互作與應(yīng)用開展了一系列創(chuàng)新性研究工作。建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的捕食性黏細菌種質(zhì)資源庫，篩選獲得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良黏細菌和糖苷水解酶類資源，在黏細菌資源的理論研究和應(yīng)用等方面均取得了系列創(chuàng)新性成果，相關(guān)成果已發(fā)表在Nature Communication（2023）、ISME J（2023, 2019）、Microbiome（2020）和Food Chem等期刊上。