Current Biology | 植物如何让它们的微生物组生长！

植物在地下和地上都依赖大量的微生物。尽管对根瘤中的固氮作用等具体作用进行了很好的研究，但关于植物如何组装、维持和使用其微生物组，仍有很多东西有待探索。这些问题对植物的健康和抗逆力非常重要，因此也对全球问题，包括气候复原力和粮食安全非常重要。

自从大约1.2万年前农业的起源以来，人类一直试图将植物从其生态环境中隔离出来。我们不想让野生食草动物吃掉我们的作物，不想让昆虫在其中繁殖，也不想让它们发生任何可能降低产量的自然现象。由于这种征服地球的方式已经达到甚至超过了地球的界限，多种问题开始显现。单一种植的农作物促进了虫灾、土壤退化和生物多样性的普遍丧失。从生态网络中分离出来的植物可能对气候变化影响的适应性较差。

在宏观上，自然环境和种植园之间的差异是非常明显的，一些结合两者好处的策略已经出现。然而，对植物的健康和抗逆性同样重要的是围绕它们的地下和地上的微生物生态。众所周知，微生物共生体为植物提供食物和保护，但我们才刚刚开始了解这些微生物群落是如何产生的，它们如何随着时间的推移而演变，并对不断变化的条件做出反应，以及植物如何支持和管理它们。

第一次组装

植物在四个不同的栖息地承载着重要的微生物群，因为微生物可以在地上或地下，在每种情况下都可以在植物的组织外或组织内相关联。用技术术语来说，这四个栖息地是叶内、叶表、根内和根际。虽然根际的贡献长期以来一直为人所知并得到研究，但叶子栖息地（叶际）只是在最近才上升到突出的地位。哪些微生物被发现在每个植物中，预计取决于来自环境和植物本身的影响，而且随着季节的变化和植物的生长，它可能会随着时间而变化。

一项对杨树幼苗的研究显示，在第一个生长季节，微生物组随着时间的推移发生了巨大的变化，这表明特定基因型的组成特征只是在后来随着树木的生长和成熟才达到的

邻里守望

植物可能从环境中招募它们的微生物组，但也可能从它们周围的其他植物中招募，这些植物可能是相同或不同的物种，相同的年龄或具有更成熟微生物组的老植物。

被番茄植株包围的豆类植物在其微生物组中显示出邻接效应，特别是如果周围的植物比较老

朋友和敌人

当所涉及的一些物种有可能成为病原体时，宿主对微生物群的过滤和选择性支持就显得尤为重要。模式植物拟南芥没有形成共生结构的装置，但仍然被各种内生真菌所定殖。在与野外健康植物根部相关的真菌中，德国科隆马克斯-普朗克植物育种研究所的研究人员发现，许多真菌与致病性物种密切相关，并保留了致病性特征。当他们在拟南芥的再定殖实验中测试这些真菌时，他们发现了广泛的影响，从有益到有害。最高的根部定殖潜力往往与损害宿主植物的最高风险相吻合，而那些在一对一关联实验中被证明是有益的物种是不太成功的定殖者，因此在自然种群中也不太丰富。该研究所以前的工作表明，在更自然的情况下，植物的免疫系统和细菌微生物组合作，使积极定殖的真菌的负面影响得到控制，并使植物能够获得有益的影响。

保护性伙伴

不乏驻留微生物保护其植物宿主免受疾病侵害的例子，但仍然很难做出概括，或评估这种保护作用有多广泛，以及预测如何应用它。保护机制可以是不同种类的，从对竞争细菌的直接攻击到间接影响，如竞争营养物质或刺激植物的防御。

应对变化

除了对病害的保护，常驻微生物群落还可能帮助植物应对环境胁迫。由于气候变化有可能影响作物和野生植物的环境稳定性，这一方面变得越来越重要。一个重要的问题是，当植物被迫适应不同的环境时，它们的微生物是否以及如何按照新条件的要求进行进化。与此相关的问题是，对微生物组的任何干预是否能使植物对气候变化和环境胁迫有更强的适应力。在气候灾难的更快时间尺度上，以及在人类的干预下，是否能够实现，是一个不同的问题。所有对植物及其微生物群落的研究都表明，这些是极其复杂的相互作用网络。为了能够引导它们进入一个理想的方向，我们将不得不更好地了解它们。

与野生亲属相比，驯化的苹果树具有更丰富和多样化的微生物群

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”