Environmental Microbiology | 瑞典斯德哥尔摩大学揭示种子是植物传承微生物组的桥梁！

科学家们一直在思考，植物的微生物组是由自然形成还是后天培育形成。2021年1月，权威期刊Environmental Microbiology发表了瑞典斯德哥尔摩大学Ayco J. M. Tack团队的研究论文，题为Experimental evidence of microbial inheritance in plants and transmission routes from seed to phyllosphere and root。该研究表明，橡树种子中含有大量的微生物，而橡树幼苗也会从这些种子中继承其微生物组。

种子可以成为母树中的微生物与其后代之间的纽带这一观点经常被讨论，但这是第一次有人证明了从种子到植物的叶子和根部的传播途径。种子中发现的微生物往往对植物很有价值，能促进植物生长，并保护植物免受某些病害的侵袭（Nature Plants | 奥地利格拉茨工业大学与浙江大学揭示种子内生菌影响水稻抗病性！Science | 重磅！剑桥大学Giles Oldroyd课题组阐述植物通过共生微生物促进养分吸收！Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康）。每种植物都蕴藏着独特的微生物群落，有些微生物生活在其表面，有些则生活在植物组织内部。这一发现也意味着，由于来自种子的微生物首先存在，它们可以构成一道屏障，影响随后来自环境的其他微生物的定殖。实验是在橡树上进行的，因为它是瑞典和欧洲森林中最丰富的树种之一。来自种子的微生物预计对植物的健康和功能也非常重要。

化石记录表明，植物与真菌和细菌构成的微生物组形成共生关系或已超过4亿年。科学家们在橡树种子中发现的几个物种已经被其他研究证明参与了对几种植物抵御病原菌、促进生长、固氮以及有毒环境污染物的解毒或生物降解过程。在自然条件下证明遗传是很有挑战性的，因为种子在萌发时要接触和依赖周围的环境，尤其是土壤，而土壤是一个微生物丰富的环境。因此，要区分到底哪种微生物来自种子还是来自土壤几乎是不可能的。因此，研究人员使用了一种新型的培养装置，在无微生物的条件下培养橡树幼苗，并保持叶片与根部分离。这使得他们可以确定微生物来自种子，并且可以证明一些种子微生物会迁移到根部，而另一些则迁移到叶子上。植物的叶子和根部蕴藏着不同的微生物群落，最近的几项研究已经表明了这一点。然而，这项研究中表明在植物发育的早期阶段也是如此，种子可能驱动了这些差异。一些育种公司在他们的计划中考虑到了种子微生物组，希望能拥有具有更好基因和更好微生物的超级植物。使用的其中一种技术是用有益的微生物处理种子，目的是让这些微生物最终在植物中定殖，并在植物的整个生命周期中发挥作用。

图1.垂直遗传与瞬时传播的微生物组

图2.在本研究中开发和使用的培养设备（微生态系统）

图3. 从橡树的种子、种皮和根部采集的样品中最丰富的微生物群落及其相对丰度

图4.真菌和细菌物种丰富度及多样性(Shannon指数)

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