丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae）是一种广泛存在于自然界的细菌，常见于植物的叶片、根部和其他部位。它不仅是植物病原菌，还能引发许多植物的疾病（特别是在温带、亚热带地区）。丁香假单胞菌通过产生毒素和其他致病因子，攻击植物的细胞，导致如叶斑病、枯萎病等各种症状。尽管它对农业造成一定的威胁，但这类细菌也为科学研究提供了宝贵的资源。研究人员通过研究丁香假单胞菌，揭示了细菌与植物之间复杂的相互作用，进而帮助我们更好地理解植物免疫系统，并开发出防治植物病害的新方法。此前，科学家们已知III型分泌系统（T3SS）等是其重要的致病因素，但对于这些因素如何被精细调控，以及甲基化修饰在其中的作用，需要更深入的研究，来为植物病害的防治提供新的思路和方法。

上图：美国纽约州北部田间番茄细菌性斑点病病害。这种病害由丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae）引起，可见番茄叶片上出现明显的黑色斑点。照片拍摄于2009年8月15日，摄影：纽约州农业实验站（NYSAES）的Chris Smart（CC BY-SA 1.0）

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，2025年2月24日，由香港城市大学研究团队完成的一项研究成果发表在了《eLife》期刊上。该研究利用单分子实时测序（Single-molecule real-time sequencing, SMRT-seq）技术，深入剖析了丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae）三个经典致病变种的甲基化图谱，揭示了DNA甲基化在调控其毒力和代谢中的关键作用，为理解细菌表观遗传调控机制提供了新的视角。
**所谓单分子实时测序（Single-molecule real-time sequencing, SMRT-seq）技术，简单来说，就像一台“高速摄像机”，能够实时捕捉单个DNA分子在复制过程中的每一个瞬间。**它不需要像传统测序那样先将DNA扩增无数次，而是直接对单个DNA分子进行测序。这种技术利用一种特殊的DNA聚合酶，它在复制DNA时会发出不同颜色的荧光，而这些荧光信号会被实时记录下来，从而确定DNA的碱基序列。SMRT-seq的独特之处在于，它不仅能读取DNA序列，还能检测DNA上的修饰，比如甲基化，这对于研究基因调控和表观遗传学非常有用。
在这项最新的研究中，研究团队首先通过SMRT-seq技术，全面描绘了丁香假单胞菌三个模式菌株——菜豆致病变种1448A（P. syringae pv. phaseolicola 1448A, Psph）、番茄致病变种DC3000（P. syringae pv. tomato DC3000, Pst）以及丁香致病变种B728a（P. syringae pv. syringae B728a, Pss）的DNA甲基化图谱。他们发现，I型限制修饰系统（Type I restriction–modification system, HsdMSR）在这些菌株中普遍存在，并与N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenine, 6mA）的修饰密切相关。值得注意的是，约25-40%的甲基化相关基因在两个或多个菌株中保守，表明甲基化在丁香假单胞菌中具有重要的功能保守性。

感染了细菌性斑点病的番茄植株叶片，这种病害由丁香假单胞菌番茄致病变种DC3000（P. syringae pv. tomato DC3000）引起，叶片上可见典型的病斑。摄影：康奈尔大学Alan Collmer。（图源：公域）

进一步的转录组分析揭示了HsdMSR系统在毒力和代谢途径中的关键作用。具体而言，**HsdMSR系统参与调控III型分泌系统（Type III secretion system, T3SS）、生物膜形成以及翻译效率等重要生理过程。**T3SS是丁香假单胞菌致病性的核心武器，而生物膜的形成则有助于细菌在植物表面的定殖。这项研究发现，HsdMSR系统对转录的调控依赖于DNA双链的完全6mA甲基化，这表明甲基化修饰的精细程度对基因表达具有重要影响。
这项研究不仅揭示了丁香假单胞菌的甲基化图谱，还阐明了DNA甲基化在调控其毒力和代谢中的关键作用。丁香假单胞菌的致病性与其适应环境变化的能力密切相关。细菌缺乏真核生物的组蛋白和核小体，因此DNA甲基化成为其主要的表观遗传调控机制。这个研究中发现的HsdMSR系统，通过调控毒力基因的表达，显著影响细菌的致病能力。此外，该系统对代谢相关基因的调控，也反映了甲基化在细菌适应性生存中的重要作用。该研究结果为深入理解丁香假单胞菌及相关病原菌的表观遗传调控机制提供了重要依据，并为开发新的植物病害防治策略提供了潜在靶点。未来科学家们可以进一步通过深入研究细菌甲基化调控机制，来更好地理解病原菌的致病机理、帮助开展农作物病害的防治。
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编辑 | Maggie

排版 | 绿叶

参考资料略

来源: 海洋与湿地