DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1722838
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41716263
تاريخ النشر: 2026-02-04
المؤلف: Ye Tian وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات النباتات والميكروبات والمناعة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في الدور المزدوج لسلالات *Pantoea ananatis* ZJU1-ZJU18 ككل من مسببات الأمراض ووكيل للتحكم البيولوجي ضد مرض بقعة الأوراق البكتيرية في الأرز الناجم عن *Xanthomonas oryzae* pv. *oryzae* (Xoo). من خلال تحليل تسلسل متعدد المواقع وطرق علم الأحياء الجزيئي، تم تحديد السلالات وتوصيفها لخصائصها المحفزة لنمو النباتات (PGP)، بما في ذلك إذابة الفوسفات وتخليق حمض الإندول-3-أسيتيك. من الجدير بالذكر أن هذه السلالات لم تُظهر أعراض مرض بقعة الأوراق وحققت معدل تثبيط الآفات بنسبة 95.14% إلى 97.92% ضد Xoo. أشارت الدراسات الآلية إلى أن *P. ananatis* قمع Xoo من خلال تنافس المغذيات، محققة أكثر من 90% من الوفرة النسبية في أنظمة الثقافة المشتركة وتقليل استعمار Xoo على أوراق الأرز بنسبة 96.78% إلى 99.00%.
تسلط النتائج الضوء على أن التلقيح المشترك مع *P. ananatis* لم يقلل فقط بشكل كبير من عدد Xoo ولكن أيضًا عزز استعمار *P. ananatis*. بالإضافة إلى ذلك، غيرت *P. ananatis* هيكل المجتمع الميكروبي في أوراق الأرز، مما يدل على تأثير أكبر على التنوع الميكروبي مقارنة بـ Xoo. تستنتج الدراسة أن تنافس المغذيات هو آلية حاسمة من خلالها تثبط *P. ananatis* Xoo، مما يوفر أساسًا نظريًا لاستراتيجيات الإدارة المستدامة ضد مرض بقعة الأوراق البكتيرية في الأرز.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التهديد الكبير الذي تشكله البكتيريا *Xanthomonas oryzae* pv. *oryzae* (Xoo) على إنتاج الأرز العالمي، مشددة على أن شدة المرض تتأثر بعوامل مختلفة بما في ذلك صنف الأرز، مرحلة النمو، الموقع الجغرافي، والظروف البيئية. تصيب المسبب المرضي الأرز بشكل أساسي من خلال الجروح أو الهيداثودات، منتشرة عبر أوعية الخشب ومستعمرة أنسجة الميزوفيل، مع تفاقم التفشي بسبب الرطوبة العالية والأمطار الغزيرة. بينما ظهرت طرق تحكم جديدة، يتم التأكيد على التحكم البيولوجي كبديل مستدام للطرق الكيميائية، مما يوفر أمانًا بيئيًا وفعالية مستمرة.
تركز الورقة على جنس *Pantoea*، الذي يظهر تنوعًا بيئيًا ويشمل سلالات مفيدة وضارة. من الجدير بالذكر أن *Pantoea ananatis* لها دور مزدوج في نظم الأرز البيئية، حيث تعمل ككل من مسبب محتمل للأمراض ووكيل للتحكم البيولوجي ضد Xoo. تعزل الدراسة سلالات *P. ananatis* من أوراق الأرز المتأثرة بمرض بقعة الأوراق البكتيرية وتحقق في قدرتها على التسبب في المرض وتأثيراتها المثبطة على Xoo. باستخدام السلالة ZJU2 كنموذج، تستخدم الدراسة تقنيات علم الأحياء الجزيئي وتحليل الميكروبيوم لاستكشاف الآليات التي تؤثر من خلالها *P. ananatis* على تطور المرض، بهدف تقديم استراتيجيات جديدة لإدارة فعالة للمرض.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم عزل سلالات *Pantoea ananatis* ZJU1-ZJU18 من أوراق الأرز المتأثرة بمرض بقعة الأوراق البكتيرية عبر مدن مختلفة في الصين. شمل عملية العزل تعقيم سطح الأوراق، والتجانس، وزراعة على أطباق أجار الصويا التربتيك (TSA). تم تحديد السلالات من خلال تسلسل جين 16S rRNA، تلاه تحليل تطوري باستخدام كل من 16S rRNA وطرق تحليل تسلسل متعدد المواقع (MLSA)، مما وفر إطارًا تصنيفيًا قويًا للسلالات. تم تسلسل الجينوم الكامل للسلالة ZJU2، وأكدت حسابات هوية النيوكليوتيدات المتوسطة (ANI) تصنيفها كـ *P. ananatis*.
كما قيمت الدراسة خصائص سلالات *P. ananatis*، بما في ذلك الحركة السابحة، إنتاج الإنزيمات (الأميلاز، السليلوز، البروتياز)، إذابة الفوسفات، وتخليق حمض الإندول-3-أسيتيك (IAA). أظهرت اختبارات القدرة الممرضة إمكانية السلالات للتسبب في المرض في الأرز، حيث كشفت طرق التلقيح المختلفة عن نشاطها المضاد للبكتيريا ضد *Xanthomonas oryzae* pv. *oryzae* (Xoo). أشارت النتائج إلى أن *P. ananatis* يمكن أن تثبط نمو Xoo بشكل فعال في كل من الظروف المختبرية وفي الظروف الحية، مما يقترح إمكانياتها كوكيل للتحكم البيولوجي في زراعة الأرز. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية *P. ananatis* في إدارة صحة الأرز ودورها في البيئة الميكروبية لسطح أوراق الأرز.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1722838
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41716263
Publication Date: 2026-02-04
Author(s): Ye Tian et al.
Primary Topic: Plant-Microbe Interactions and Immunity
Overview
The research investigates the dual role of *Pantoea ananatis* strains ZJU1-ZJU18 as both a pathogen and a biocontrol agent against rice bacterial leaf blight caused by *Xanthomonas oryzae* pv. *oryzae* (Xoo). Through multi-locus sequence analysis and phylogenomic methods, the strains were identified and characterized for their plant growth-promoting (PGP) traits, including phosphate solubilization and indole-3-acetic acid synthesis. Notably, these strains did not induce symptoms of leaf blight and exhibited a lesion inhibition rate of 95.14% to 97.92% against Xoo. Mechanistic studies indicated that *P. ananatis* suppressed Xoo through nutrient competition, achieving over 90% relative abundance in co-culture systems and reducing Xoo colonization on rice leaves by 96.78% to 99.00%.
The findings highlight that co-inoculation with *P. ananatis* not only significantly reduced the population of Xoo but also enhanced the colonization of *P. ananatis*. Additionally, *P. ananatis* altered the microbial community structure in rice leaves, demonstrating a more substantial impact on microbial diversity compared to Xoo. The study concludes that nutrient competition is a critical mechanism by which *P. ananatis* inhibits Xoo, providing a theoretical foundation for sustainable management strategies against rice bacterial leaf blight.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significant threat posed by the bacterium *Xanthomonas oryzae* pv. *oryzae* (Xoo) to global rice production, highlighting that disease severity is influenced by various factors including rice cultivar, growth stage, geographic location, and environmental conditions. The pathogen infects rice primarily through wounds or hydathodes, spreading via xylem vessels and colonizing mesophyll tissues, with outbreaks exacerbated by high humidity and heavy rainfall. While new control methods have emerged, biological control is emphasized as a sustainable alternative to chemical methods, offering ecological safety and sustained efficacy.
The paper focuses on the genus *Pantoea*, which exhibits ecological diversity and includes both beneficial and harmful strains. Notably, *Pantoea ananatis* has a dual role in rice ecosystems, acting as both a potential pathogen and a biological control agent against Xoo. The study isolates *P. ananatis* strains from rice leaves affected by bacterial leaf blight and investigates their pathogenicity and inhibitory effects on Xoo. Using strain ZJU2 as a model, the research employs molecular biology techniques and microbiome analysis to explore the mechanisms by which *P. ananatis* influences disease development, aiming to provide novel strategies for effective disease management.
Discussion
In this study, Pantoea ananatis strains ZJU1-ZJU18 were isolated from rice leaves affected by bacterial leaf blight across various cities in China. The isolation process involved surface sterilization of the leaves, homogenization, and culturing on tryptic soy agar (TSA) plates. The strains were identified through 16S rRNA gene sequencing, followed by phylogenetic analysis using both 16S rRNA and multi-locus sequence analysis (MLSA) methods, which provided a robust taxonomic framework for the strains. The complete genome of strain ZJU2 was sequenced, and average nucleotide identity (ANI) calculations confirmed its classification as P. ananatis.
The study also assessed the properties of P. ananatis strains, including swimming motility, enzyme production (amylase, cellulase, protease), phosphate solubilization, and indole-3-acetic acid (IAA) synthesis. Pathogenicity assays demonstrated the strains’ potential to cause disease in rice, with various inoculation methods revealing their antibacterial activity against Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). The results indicated that P. ananatis could effectively inhibit Xoo growth in both in vitro and in vivo conditions, suggesting its potential as a biocontrol agent in rice cultivation. Overall, the findings underscore the significance of P. ananatis in rice health management and its role in the microbial ecology of rice phyllosphere.