ISME | 美国科罗拉多大学揭示土壤和种子相关细菌群落对植物幼苗微生物组组装的可变影响！

与植物相关的微生物群落的结构和组成可以影响植物健康，它们能够影响植物的生长、抗旱性、抗病性和开花时间以及其他表型（Nature | 年度重磅合集：植物微生物组！Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康；Science重磅 | 北卡教堂山分校和诺丁汉大学研究揭示微生物改变植物根系通透性！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；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！）。尽管微生物对植物很重要，但仍然缺乏对植物微生物组组装驱动力的透彻了解，部分原因是植物周围环境的影响力很大且变化很大。具体而言，我们缺乏对土壤微生物群落变化如何驱动植物微生物组组装差异以及土壤和种子微生物组在多大程度上促进新兴植物微生物组的预测性了解。尽管以前的大多数工作都集中在与成年植物相关的微生物群落上，但是微生物的影响在植物发育的最早生命阶段尤其重要，因为种子的发芽和幼苗生长是影响植物种群和农业生产力的脆弱的发育阶段。了解植物早期生命阶段中微生物组组成的决定因素对于理解植物中微生物组组装的整个过程以及提高我们操纵植物健康结果的能力非常重要。

植物微生物组的组成（此处指的是与内部和外部植物组织相关的微生物，包括内部、叶际和根际表面）是由非生物和生物因素包括环境条件（例如水分和养分的可利用性））、宿主物种、基因型、生长季节和植物生长阶段共同决定的。但是，种植植物的土壤或田间地点通常是决定植物微生物组组成的最重要因素。对此的一种解释是，土壤是定殖于植物中的微生物的主要来源，植物微生物组的很大一部分是由来自土壤的分类群代表的。但是，并非所有土壤微生物在植物中的定殖能力都相同，并且与植物相关的微生物群落与土壤群落截然不同，而植物则主动或被动地选择特定的微生物类群。

2021年3月15日，权威学术期刊ISME发表了美国科罗拉多大学NoahFierer教授团队的相关研究成果，题为Variable influences of soil and seed-associated bacterial communities on the assembly of seedling microbiomes。

在不同土壤中生长的植物通常具有不同的微生物群落，但是土壤微生物组对植物微生物组组装的影响程度仍未确定。我们也知道与种子相关的微生物可以促进植物的微生物组，但是这种贡献的程度可能是可变的。本研究在保持其他环境因素不变的情况下，用219种独特的土壤浆液独立接种单一栽培品种小麦的种子，量化了土壤和种子微生物群落对幼苗细菌群落组成的影响，通过与栽培无关的方法确定了种子、土壤和幼苗细菌群落的组成。土壤细菌群落对幼苗细菌群落结构产生强烈但可变的影响，土壤细菌的贡献程度取决于所讨论的土壤。通过测试各种土壤，能够通过了解在土壤中发现哪些细菌类群来预测幼苗微生物组的具体组成。尽管与幼苗相关的最普遍的分类单元是种子衍生的，但种子微生物组对幼苗微生物组的贡献是可变的，并取决于土壤细菌群落组成。这项工作共同提高了我们对植物微生物组的组装方式以及如何直接或间接操纵幼苗微生物组以改善植物健康的预测性理解。

图1：实验设计

图2：土壤、小麦幼苗和小麦种子的群落组成和丰富度

图3：土壤、幼苗和种子中的细菌多样性

图4：不同分类水平下，土壤和幼苗中与植物相关的细菌类群的等级丰度之间的关系

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