Trends in Plant Science | 国际遗传工程和生物技术中心综述植物微生物组细菌间的细胞互作！

'宏组学'和计算工具的发展使我们能够对与植物相关的细菌分类和功能组成有非常深入的了解（Microbiome | 加州大学伯克利分校综述全息组学技术，用于破译植物-微生物组的相互作用！）。植物相关的微生物群落在生物和非生物胁迫耐受性以及营养获取和碳氮循环中发挥着关键作用（Nature Plants | 加州大学戴维斯分校揭示长期的干旱导致水稻根部微生物组持久的组成变化！Nature Communications | 加州大学伯克利分校揭示铁代谢对干旱诱导根际微生物组动态的作用！）。植物主要在叶际的气生部分和根际与微生物建立联系。叶际代表了植物的一个巨大的表面区域，它被共生和有益的微生物所栖息。生物和非生物因素以及植物基因型是叶际微生物群落组装和结构的主要驱动因素（ISME | 加州大学伯克利分校研究揭示控制根际微生物组遗传性的植物位点！ISME | 密歇根州立大学综合空间、时间和植物基因型揭示普通菜豆根际的持久性微生物组！New Phytologist | 堪萨斯大学研究揭示宿主基因型塑造微生物组组成！）。根际是离根部最近的土壤区域，它承载着丰富的、非常重要的植物微生物群落，反过来又提供了一系列与植物生长相关的有益结果。植物根部从土壤中招募其根际微生物群落。这些微生物中的一小部分进入植物体内，在根内定殖，有些则转移到其他植物组织中。非根际土壤含有最丰富和最多样的微生物群落，而从根际到根内的选择梯度却在下降。植物基因型主要通过受根系分泌物、免疫系统和根系结构影响的选择性驱动来影响根际微生物组的组成。然而，随着大量土壤的生物多样性向根部表面减少，微生物数量增加。这表明所选择的微生物有更有利的生长条件。

近日，国际权威学术期刊Trends in Plant Science发表了意大利国际遗传工程和生物技术中心Vittorio Venturi团队的最新相关研究成果，题为A call to arms for cell–cell interactions between bacteria in the plant microbiome的综述论文。

不同宿主区间的植物微生物组明显地更多地由变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和厚壁菌门等细菌门类主导。植物微生物组的系统发育表明，微生物组中必须有分组和组装机制，包括细菌间的细胞-细胞相互作用。在过去的二十年里，微生物学家已经发现了细菌细胞间相互作用的几种机制。这些包括代谢相互作用、资源竞争、细胞-细胞信号、细胞-细胞接触和次级代谢产物的产生。它们在塑造植物微生物群落方面的功能目前尚不清楚。现在需要使用生物学相关模型通过传统遗传学结合宏组学、计算生物学、质谱和成像来研究植物微生物组中的细菌-细菌相互作用。新一代测序和计算生物学揭示了植物微生物群落中的不同细菌群。此外，微生物学家还发现了细菌之间发生的许多不同的细胞间相互作用机制。细菌使用四种普遍的细胞间相互作用机制；然而，它们在植物微生物组的形成和维持中的相关作用目前尚不清楚。科研人员认为，应该加快对植物微生物组中细菌之间发生的生物细胞-细胞相互作用的研究。这项研究将通过开发细菌益生化合物和益生菌能力，对基础科学和转化农业产生重大影响，从而使具有重要经济意义的作物的农业更加可持续。

图 1. 植物微生物组中细菌之间生物相互作用的关键机制的图示

图 2. 四种关键细胞-细胞细菌机制在其作用方式方面的共性

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