Burkholderia Ambifaria XN08：小麦の鋭い眼球スポットに対する生物局所性潜在能を備えた植物成長促進内菌細菌

植物成長促進菌（PGPB）は、長年にわたって作物の収量を増やすことが有望な生物学的薬剤と考えられてきました。しかし、小麦の鋭い眼球スポットのバイオコントロールのためのPGPBの適用の成功は、部分的には、作物に対する有益な細菌のコロニー形成、有病率、および活動に影響を与える生態学的/環境的要因に関する知識の欠如によって制限されています。この研究では、健康な小麦植物から分離されたリゾクトニア穀物（小麦の鋭い眼球状態病原性菌）に対する拮抗活性を備えた内生菌XN08は、16S rRNAのシーケンス分析に従ってバークホルディアアンビファリアとして特定されました。抗生物質合成遺伝子増幅および超パフォーマンス液体クロマトグラフィー - 四葉植物飛行時間質量分析（UPLC-QTOF-MS）分析を使用して、二次代謝産物を特徴付けました。結果は、ピロルニトリンという名前の既知の強力な抗真菌化合物がXN08株によって産生されたことを示した。さらに、B。AmbifariaXN08は、in vitroでのリン酸溶解、インドール-3-酢酸、プロテアーゼ、およびシデロフォア産生の能力も示しました。ポット実験では、緑色の蛍光タンパク質（GFP）遺伝子を運ぶ誘導体株を使用して、小麦植物におけるコロニー形成を観察しました。結果は、GFPタグ付きB.アンビファリアが小麦組織に効果的に定着できることを示した。この重要なコロニー形成には、小麦植物の成長の増強と小麦の苗の免疫耐性の誘導が伴いました。これは、ポリフェノールオキシダーゼ（PPO）、ペルオキシダーゼ（POD）、およびフェニルアラニンアンモニアリアーゼ（PAL）のより高い活性によって明らかにされました。私たちが知る限り、これは小麦植物におけるB.アンビファリアの植民地化特性を説明する最初の報告です。さらに、我々の結果は、B。AmbifariaXN08がR. Ceeralisによって引き起こされる小麦の鋭い目スポット病に対する新しい効果的なバイオコントロール剤として機能する可能性があることを示しました。

Plant growth-promoting bacteria (PGPB) have been considered promising biological agents to increase crop yields for years. However, the successful application of PGPB for biocontrol of sharp eyespot in wheat has been limited, partly by the lack of knowledge of the ecological/environmental factors affecting the colonization, prevalence, and activity of beneficial bacteria on the crop. In this study, an endophytic bacterium XN08 with antagonistic activity against Rhizoctonia cerealis (wheat sharp eyespot pathogenic fungus), isolated from healthy wheat plants, was identified as Burkholderia ambifaria according to the sequence analysis of 16S rRNA. The antibiotic synthesis gene amplification and ultra-performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UPLC-QTOF-MS) analyses were used to characterize the secondary metabolites. The results showed that the known powerful antifungal compound named pyrrolnitrin was produced by the strain XN08. In addition, B. ambifaria XN08 also showed the capacity for phosphate solubilization, indole-3-acetic acid (IAA), protease, and siderophore production in vitro. In the pot experiments, a derivate strain carrying the green fluorescent protein (GFP) gene was used to observe its colonization in wheat plants. The results showed that GFP-tagged B. ambifaria could colonize wheat tissues effectively. This significant colonization was accompanied by an enhancement of wheat plants' growth and an induction of immune resistance for wheat seedlings, which was revealed by the higher activities of polyphenol oxidase (PPO), peroxidase (POD), and phenylalanine ammonia-lyase (PAL). As far as we know, this is the first report describing the colonization traits of B. ambifaria in wheat plants. In addition, our results indicated that B. ambifaria XN08 might serve as a new effective biocontrol agent against wheat sharp eyespot disease caused by R. cerealis.