ISME | 研究揭示确定性和随机性过程对根部微生物组组装的重要性！

群落组装过程决定了物种分布和丰度的模式，这是微生物组生态学的核心。人们普遍认为，植物根部周围、表面和内部的微生物群落的建立有不同的组装规则（Nature | 年度重磅合集：植物微生物组！深度解读：如何操控植物微生物组改善农业？）。微生物在植物根部有三个主要的区间：根际（rhizosphere）、根表面（rhizoplane）和根内部（endosphere）。这些区间内有独特的微生物群落，植物为其提供了特定的生物和非生物条件。以前对植物根部微生物组的研究表明，有一个两步的选择过程，与根部区间相关的微生物组与周围的土壤群落相区别。在这个过程中，已经发现土壤特性、植被历史和植物根际沉积对根际土壤中的微生物富集负有责任。然后，在第二步中，宿主植物的基因型影响并据此微调根表面和根内部群落的组成。此外，免疫系统和植物的发育阶段都是影响根部相关微生物群落组装的关键因素。

2021年11月10日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了丹麦哥本哈根大学Søren J. Sørensen团队的最新相关研究成果，题为Unexpected diversity among small-scale sample replicates of defined plant root compartments的研究论文。

在研究植物根部微生物组的组装时，典型的做法是在整个植物根系范围内取样。然而，在这些相对较大的空间尺度上取样可能会阻碍中间过程的可观察性。为了研究这些过程的相对重要性，科研人员采用了单个根的细胞伸长区的毫米级采样。在分别以小麦和蚕豆为代表的纤维根和直根模型系统中，对根际和根表面的微生物组进行了研究。与其他研究一样，科研人员发现植物根部微生物组的组装主要由植物选择驱动。然而，基于重复的毫米级样本之间的变异性以及与随机空模型的比较，科研人员推断在早期根部定殖过程中的优先效应或重复的植物根部之间的可变选择也决定了根部微生物组的组装。

图1：重复的小规模样本显示了根部相关微生物组的变化以及与土壤的很大差异

图2：与土壤样品相比，小麦和蚕豆的根际和根表面的细菌丰富程度明显下降

图3：根部区间小规模样本之间的异质性是非随机的

图4：在与小麦和蚕豆作物的根际和根表面相关的细菌群落中，非随机共存的现象很普遍

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