Current Opinion in Plant Biology | 德国马普所综述微生物组-根-茎-环境与植物胁迫的关联！
植物的地下和地上组织经常暴露在一些生物和非生物的胁迫下，这些胁迫可以随时间变化或迅速波动。由于根和叶暴露在不同的环境下，每个空间都进化出了组织特异性的机制，以确保对同源的地下和地上的环境胁迫做出有效的反应。然而，也有一些例子表明，根和茎可以通过沿根茎轴的远距离通讯，分别在异位上控制远端叶片和根对胁迫的响应。例如, 茎部衍生的移动信号CEPD-like 2根据拟南芥茎部的硝酸盐水平调节硝酸根吸收或移动转录因子HY5的茎-根转运介导了光激活的拟南芥侧根生长和氮素吸收。值得注意的是，豆科植物可以通过miR2111从根茎到根的转运来控制根瘤的形成（Nature Commun. | 研究揭示植物茎-根长距离信号转导系统在结瘤共生中的调控机制！），miR2111是一种系统共生激活因子，它可以抑制未侵染的根结瘤，并确保被侵染的根对根瘤菌的敏感性。最后，细胞分裂素的根向茎向上迁移是一个信号分子，调控了番茄叶片的光合作用。这些例子表明，根-茎之间的远距离通讯可能是协调这两个截然不同但相互依赖的组织的生长和发育的关键，从而促进抗逆性和确保植物在自然环境中的生存（Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康）。
近日，权威学术期刊Current Opinion in Plant Biology发表了德国马克斯普朗克植物育种研究所（Display your talent！走进德国马克斯普朗克植物育种研究所！）Stéphane Hacquard团队的最新相关研究成果，题为Microbiota-root-shoot-environment axis and stress tolerance in plants的综述论文。
自450百万年前以来，复杂的多界微生物群落与健康植物的根发生了相互作用。根部菌群成员赋予宿主许多有益的功能，与营养获取、病原菌保护或免疫系统调节有关（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！Science | 重磅！北卡教堂山分校揭示微生物群与根内皮的协调支持植物营养平衡！Nature | 重磅！Jeff Dangl团队揭示微生物组中的单一细菌属维持根的生长；Nature Microbiology | 根际微生物组保护植物免受病原菌侵染！ISME | 最新研究揭示根际保护性微生物的富集有利于抑制番茄枯萎病！）。考虑到宿主、相关微生物群落和环境之间的相互作用，可以想象，植物对地下微生物共生体和地上环境的反应的直接整合有助于植物地上部分的表型可塑性和抗逆性。在动物中，这种长距离的双向通讯机制已被广泛描述在微生物群-肠道-脑的背景下。研究发现，肠道菌群成员可以通过以下途径调节情绪、大脑代谢和行为:1)调节宿主免疫系统和免疫稳态;2)通过影响宿主代谢(激素、神经肽、神经递质);3)通过直接干扰神经元信号传导。反过来，这些大脑过程的改变会影响肠道微生物群的组装。植物根部和动物内脏具有相似的生理功能，根、茎组织的生长紧密协调，根部菌群成员调控植物的生长和免疫过程，因此这种双向菌群根-茎机制可能对植物的健康也起着至关重要的作用。
利用最近从还原论和群落级方法中获得的例子，本文讨论了对地上生物和非生物胁迫的感知在多大程度上可以沿着茎-根轴级联，以塑造根部微生物群落的组装，并调节根部共生体的生长，从而促进地上胁迫耐受性。本文提出，宿主对微生物群落-根-茎回路的调控有助于植物的表型可塑性和决策，从而促进对快速变化的环境条件的适应。
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