Microbiome | 加州大学伯克利分校揭示根际效应影响植物根际微生物和原生生物群落的组成！
植物在一个以原核和真核微生物为主导的世界中进化，并在进化过程中与根际各种土壤微生物建立了相互作用（ISME | 美国伊利诺伊大学研究还原玉米改良历史中根际微生物的改变过程！玉米及其根际微生物的进化史）。植物影响其根际微生物组微生物类型的一种方法是通过根系分泌物释放特定的化学物质（Cell Host & Microbe | 重磅！Schulze-Lefert团队揭示根系分泌香豆素与微生物互作改善植物铁营养！Nature Plants | 西南大学研究揭示植物黄酮富集根际微生物以促进缺氮条件下的玉米生长 ！Current Biology | 新观点：根际微生物通过关键代谢物塑造群落的时空发展与农业生产力）。研究表明，根系分泌物的化学特征随着植物的发育而变化，这些变化导致“根际效应”，可以广义地定义为植物生理学对根际生理生化特性的影响。这种根际效应导致细菌群落的丰度、多样性和组成发生变化，并且与非根际土壤相比，其特征通常是根际微生物多样性降低，共生网络更复杂。由于根际微生物组的成员在重要的植物过程如氮（N）固定、磷（P）增溶、植物生长调节剂的合成和疾病保护等方面起着至关重要的作用，因此这种作用还对植物健康产生了广泛的影响（Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康；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！）。
近日，权威学术期刊Microbiome发表了美国加州大学伯克利分校Mary K. Firestone教授团队的最新相关研究成果，题为Protist diversity and community complexity in the rhizosphere of switchgrass are dynamic as plants develop的研究论文。
尽管分布广泛且具有生态重要性，但原生生物仍然是土壤和根际微生物组中最鲜为人知的成分之一（Microbiome | 南京农业大学研究揭示原生生物通过微生物组的互作影响植物生长！）。关于原生生物在刺激有机物分解和塑造微生物组动力学中所起的作用的知识不断增长，但是仍然需要了解生物和环境因素在多大程度上介导了原生生物群落的组装和动力学。科研人员假设原生生物群落被植物对其根际生物和物理化学环境的影响所过滤，从而导致原生生物多样性和组成的模式与先前在根际细菌群落中观察到的多样性和演替动态相符。
作为大规模田间试验的一部分，本研究分析了在不同物候阶段与柳枝稷（SG）的根际和非根际土壤相关的原生生物群落。研究结果表明，原生生物的多样性在根际中低于非根际，而且时间变化取决于土壤性质，但在根际土壤中不那么明显。根际中大量的原生生物群落的模式表明，大多数原生生物在植物生长阶段扮演着各种各样的生态角色，并且随着时间的流逝，一些植物致病的原生生物和杂食性原生生物再次出现。与非根际土壤相比，在根际中原生生物共生网络动力学更为复杂。系统发育分析表明，研究地点的原生生物群落组装主要受同质选择和扩散限制的控制，随着SG的生长和衰老，根际土壤中的选择要强于非根际土壤。结果证明了环境过滤是整个原生生物群落特性的主要决定因素，并且在根际水平上，对物理和生物环境的植物控制是原生生物群落组成和动态的关键驱动力。由于原生生物是植物养分利用率、细菌群落组成和丰度的主要贡献者，因此了解其在根际土壤中的模式是了解根-微生物-土壤系统生态的基础。
图2 从采样时间T1到T5，生物量和根际土壤样品中原生生物的群落组成动态
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