Nature Communications | 德国马普植物育种所揭示藻类和拟南芥微生物群落的共同特征！

植物在其地上和地下组织中与不同的微生物有联系，这些微生物是从周围环境中招募来的。这些微生物群落，被称为植物微生物群落，为宿主提供有益的功能，如减轻非生物胁迫、养分调动或抵御病原体。与广泛的植物相关的微生物群落的特征，包括地钱、石松、蕨类植物、裸子植物和被子植物，显示了宿主系统发育以及保守的和可能的祖先群体特征的强烈影响。此外，有人推测，与这些群落成员（如菌根真菌）形成共生的能力是450 Mya的植物定殖陆地所需的特征，可能是从其藻类祖先那里继承的。在水生环境中，已知藻类也与藻际的复杂细菌群落有联系，其中代谢物的交换，包括有机碳、可溶性微量元素、维生素和其他物质影响藻类生长和发育。这些特征类似于在维管束植物的根际中发现的特征，其中分泌的可扩散化合物改变了土壤的pH值、氧气的可用性、抗菌物质的浓度以及有机碳，从而通过有利于某些细菌的生长而限制其他细菌的繁殖来支持不同的微生物群落。然而，目前还不知道从周围土壤中组建复杂的微生物群落的能力是否是有胚植物所特有的，或者是否延伸到其他陆地绿色谱系，如叶绿体和链藻。

2022年1月20日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了德国马普植物育种所Ruben Garrido-Oter（Nature Microbiology | 宿主匹配改善根部微生物组的生长！Nature Protocols | 白洋和Schulze-Lefert团队建立植物根部细菌的高通量培养和鉴定方法！）团队的最新相关研究成果，题为Shared features and reciprocal complementation of the Chlamydomonas and Arabidopsis microbiota的研究论文。

微观藻类将有机化合物释放到其细胞周围的区域，称为藻际，构成异养细菌定殖的生态位。这些细菌吸收藻类光同化物并为其宿主提供有益功能，这一过程类似于建立与陆地植物的根和根际相关的微生物群落。本研究描述了模式藻类莱茵衣藻的微生物群落，并揭示了与陆地植物根系微生物群落的广泛分类和功能重叠。使用来自莱茵衣藻和拟南芥的合成群落，结果表明藻际和根部细菌在任一宿主上组装成分类学上相似的群落。结果表明，提供可扩散代谢物不足以建立藻际群落，这还需要与宿主物理接近。本研究数据表明，尽管这两种光合生物之间存在巨大的进化距离，但驱动拟南芥根部和莱茵衣藻微生物群落组装存在共同的生态原则。

图1：天然土壤中与At根和Cr藻圈相关的细菌群落结构比较

图 2：光合生物中根和藻际微生物群落细菌的保守性

图3：围隔实验再现了Cr在不同土壤类型和生长介质中建立藻际群落的情况

图4：使用来自Cr-SPHERE核心培养物的细菌SynComs进行藻际重组

图 5：根和藻际细菌定殖于At和Cr并组装成分类学等效的群落

图 6：建立藻际细菌群落需要物理上接近Cr

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