黏细菌是一类具有复杂多细胞行为的革兰氏阴性菌，在生长、运动及发育过程中子实体形成等方面表现出显著的社会性特征，是目前原核生物中已知唯一具有多细胞行为特征的微生物类群。黏细菌在全球不同生境分布广泛，且能够捕食微生物细胞（细菌与真菌）或者裂解负责大分子获取营养，在环境微生物群落调控和物质循环等方面发挥着重要的作用，被视为土壤微生物食物网的关键类群。

黏细菌作为一种捕食性微生物，能够通过群体捕食的方式实现对细菌和真菌的高效捕食，同时，单个黏细菌细胞也能实现对细菌的裂解。我们推测黏细菌在与环境微生物长期共进化过程中，其捕食方式存在多样性。卵菌是自然界中存在的一类重要病原生物，然而，黏细菌是如何捕食卵菌至今依然未知。

近日，我校生科院崔中利教授团队利用前期建立的捕食性黏细菌菌种资源库，获得了一株对疫霉菌具有良好捕食能力的黏细菌原囊菌Archangium sp. AC19，在此基础上构建了以黏细菌AC19和大豆疫霉为模式的黏细菌-卵菌互作模型。研究发现，黏细菌AC19通过分泌一组疫霉菌细胞壁分解酶系（CAZyme system）直接裂解疫霉菌细胞壁中的β-1,3-葡聚糖组分，破坏细胞壁的完整结构，进而抑制疫霉菌对大豆的侵染。该CAZyme system由三个β-1,3-葡聚糖酶组成，在疫霉菌细胞壁分解过程中表现出协同作用和靶点专一性。黏细菌类群分布分析发现，该CAZyme system只存在于孢囊杆菌科（Cystobacteraceae），且与来源于伯克霍尔德菌，链霉菌和节细菌等微生物来源的糖苷水解酶基因高度同源，推测黏细菌通过捕食获取外源功能基因，并通过适应性进化策略成为其捕食疫霉菌的专属武器。在此基础上，利用该分解酶系构建了黏细菌合成菌群，验证了黏细菌捕食疫霉菌过程中的群体合作行为。进一步通过土壤饲养实验，发现自然条件下，疫霉菌捕食性黏细菌和疫霉菌生长抑制性黏细菌之间存在一种营养分配机制，捕食性黏细菌通过分解疫霉菌释放营养，能够促进非捕食性黏细菌的生长，进而维持整个黏细菌类群的稳定性。

黏细菌通过适应性进化策略获得捕食疫霉菌的专属武器。（a）细胞壁分解酶系（CAZyme system）黏细菌类群中的分布；疫霉菌捕食性黏细菌和疫霉菌生长抑制性黏细菌功能验证（b）及其类群之间的营养分配模型（c）

本研究首次证明了黏细菌与疫霉菌互作过程中一种新型适应性进化策略，为深度理解捕食性微生物与猎物的互作关系提供新的视角，同时也为作物疫病的生物防控提供了新的思路。相关研究成果以“Predation of oomycetes by myxobacteria via a specialized CAZyme system arising from adaptive evolution”为题发表在微生物学领域顶级期刊《The ISME Journal》上。该论文以南京农业大学为第一作者和通讯单位，我校生科院博士研究生张蕾为论文第一作者，崔中利教授和课题组李周坤副教授为论文共同通讯作者。南京农业大学植保学院张正光教授课题组、山东大学李越中教授课题组和美国怀俄明州立大学Daniel Wall教授为本研究的开展提供了诸多帮助。该项目得到了国家自然科学基金和国家科技重大专项等项目资助。

崔中利教授团队近年来围绕黏细菌生物互作与应用开展了一系列的研究工作，目前基于建立了捕食性黏细菌菌种资源库，筛选获得了一系列具有自主知识产权的优良黏细菌菌株和糖苷水解酶类，在黏细菌捕食生物学理论研究和黏细菌及其来源的优良糖苷水解酶资源挖掘与应用等方面均取得了系列创新性成果，相关成果已发表在Microbiome、ISME J和Food Chem等期刊上。