ISME | 以色列农业研究中心揭示细胞分裂素驱动叶际微生物组装并通过结构和化学信号促进抗病！
植物微生物组具有多种有益功能，包括促进植物健康和农业可持续性（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）。与植物地上部分（叶际）相关的微生物群落是动态的，并影响生态功能。几项叶际研究提供了对可能在塑造叶际群落结构中起关键作用的因素的见解（ISME | 亚利桑那大学Arnold团队揭示外生菌根真菌和叶片内生真菌距离衰减的驱动因素！Ecological Monographs | 魁北克大学研究揭示宿主“邻里关系”驱动叶际微生物组的组成！），例如宿主基因型、叶龄和季节变化。很明显，这些微生物群落并不意味着随机过程，而是反映了选择压力，这些选择压力至少在某种程度上导致了可预测的微生物群落，一些优势群来自变形菌门，其次是放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门。最近的一项研究表明，宿主植物基因型在塑造叶际微生物群落多样性方面的影响随着时间的推移而下降，这表明在短宿主时间尺度下微生物群落的栖息地选择。
叶际微生物群落由附生菌和内生菌组成。叶表面可以承载密集的附生菌种群，估计每平方厘米叶表面可容纳107个细菌。由于紫外线辐射暴露、水分和养分利用率低以及昼夜温度波动，叶表面被认为是细菌定殖的挑战性生态系统。发现附生微生物组在系统发育上比内生微生物组更具多样性。近年来，叶际微生物群落越来越受到关注；然而，决定叶际微生物群落组成以及它们如何促进植物健康的过程大多仍未解决。
2021年7月，国际权威学术期刊ISME发表了以色列农业研究中心（Volcanic Center）Maya Bar团队的最新相关研究成果，题为Cytokinin drives assembly of the phyllosphere microbiome and promotes disease resistance through structural and chemical cues的研究论文。
植物激素细胞分裂素 (CK) 是一种重要的发育调节剂，可促进植物形态发生并延缓分化和衰老。从发育过程到生长，再到胁迫耐受性，CK是植物生命的核心。已知CKs还介导植物免疫和抗病性，并且几类微生物也可以产生CKs，影响与其植物宿主的相互作用。虽然宿主物种和基因型可以成为塑造植物微生物组的驱动力，但植物激素（如CK）如何塑造微生物组在很大程度上尚未得到研究。本研究探究了CK与叶际微生物组之间的关系，发现CK充当微生物组中的选择性压力，增加微生物的丰富性，促进拟杆菌门的存在。CK介导的免疫被发现部分依赖于微生物群落，并且从先前描述的富含CK的植物基因型中分离出的杆菌，其过表达CK生物合成基因或增加了CK敏感性，诱导植物免疫，并促进了抗病性。使用仿生系统研究了叶片微结构（根据CK含量或信号的变化而差异化模式）与不同叶际微生物的生长之间的关系。结果发现源自富含CK的植物基因型的叶结构支持仿生系统中的杆菌。CK能够在体外促进免疫诱导芽孢杆菌分离株的生长、集群和生物膜形成。总体而言，该研究的结果表明，宿主基因型和激素可以在微生物组组装、潜在的差异免疫谱和病原体抗性中充当强大的选择力。
图2：外源性细胞分裂素支持叶际的革兰氏阳性菌
图 3：内源性细胞分裂素在无菌条件下支持叶际的革兰氏阳性菌
图 4：细胞分裂素介导的免疫依赖于细菌群落
图 5：指定基因型的叶片物理特性
图 6：革兰氏阳性菌的偏好和革兰氏阴性菌对源自高细胞分裂素含量/信号基因型的叶片厌恶
图 7：革兰氏阳性菌在源自高细胞分裂素含量/信号基因型的叶片上表现出降低
更多精彩内容，点击下方“往期回顾”
Cell Reports | 西班牙CSIC揭示化学作用和互补的适应性策略影响植物益生菌的拮抗和共存！
Nature Microbiology | 马普育种所揭示植物根系微生物群落中共生细菌的宿主偏好性！
Nature Communications | 德国图宾根大学揭示土壤微生物可代替磷肥促进植物生长！
eLife | 塞恩斯伯里实验室Sophien Kamoun团队揭示植物免疫受体与真菌效应因子的高亲和力结合机制！
Nature Plants | 澳大利亚CSIRO研究揭示新的茎锈病无毒基因和小麦抗性基因！
点个在看你最好看