Microbiome | 浙江大学李红叶团队揭示植物叶际微生物组采用“呼救”策略对抗病原体！

与根际一样，叶际（陆生植物的地上部分）是植物的重要生态位。植物界栖息着多种微生物，其中一些微生物作为附生在植物表面，而另一些微生物作为内生菌在组织（例如叶子）内定殖。这些微生物形成与植物栖息地相关的微生物群落。自从 4.5 亿年前祖先植物谱系在陆地定殖以来，植物与微生物有着错综复杂的联系，每株植物的适应性是植物与其微生物组之间相互作用的结果。最近的研究表明，植物微生物组的变化不仅仅是植物的被动反应，而是作为共同进化的结果，植物可能会主动寻求与微生物的合作以缓解胁迫。特别是，植物可以采用“呼救”策略来增强它们对抗胁迫的能力。例如，经历生物或非生物胁迫的植物从环境中招募有益的微生物/性状。这种植物与微生物的相互作用被认为是维持植物健康的关键（Nature Reviews Microbiology | 加州大学伯克利分校综述微生物群落组装中的优先效应！New Phytologist | 加州大学伯克利分校揭示水分胁迫和菌根破坏引起叶际微生物组的平行变化！ISME | 加州大学伯克利分校揭示植物邻域扩散效应塑造叶际微生物组多样性! Nature Microbiology | 研究揭示拟南芥叶片微生物群对抗病原细菌的保护作用！）。然而，与深入研究的根际微生物组在抑制植物病原体中的作用相比，植物群落微生物组对病原体入侵的集体群落水平变化和影响在很大程度上仍然难以捉摸。

2022年4月2日，国际权威学术期刊Microbiome发表了浙江大学李红叶教授团队的最新相关研究成果，题为The phyllosphere microbiome shifts toward combating melanose pathogen的研究论文。

在这项研究中，科研人员整合了16S宏条形码、鸟枪法宏基因组测序和依赖培养的方法，以研究和比较自然田间条件下柑橘树受柑橘砂皮病菌和未感染叶片之间的叶际微生物群落。本研究的目的是（i）描述受感染和未受感染叶片之间叶际微生物组的转变，（ii）研究叶际微生物组成员在病原体攻击时是否以及如何对植物产生积极影响，以及（iii）为植物生态位提供额外的证据，以支持植物的“呼救”策略。多个微生物组特征表明，在柑橘砂皮病菌侵染后，叶际微生物组发生了变化，突出表现为群落均匀度显着降低、大量新微生物的出现以及强大的微生物网络。科研人员还从被感染叶子的功能角度确定了微生物组的特征，例如丰富的铁竞争和潜在抗真菌特性的微生物功能，以及具有有益基因组特征的丰富微生物。温室实验表明，与微生物组转变相关的几种细菌可以在柑橘砂皮病菌挑战下对植物性能产生积极影响，病害指数降低 65.7% 至 88.4%。其中，Pantoea asv90 和Methylobacterium asv41被鉴定为感染叶片中“招募的新微生物”，在体外和体内均表现出对柑橘砂皮病菌的拮抗活性，包括抑制孢子萌发和/或菌丝体生长。鞘氨醇单胞菌属表现出有益的基因组特征，并被发现是受感染叶片中铁络合物外膜受体蛋白功能富集的主要贡献者。此外，Sphingomonasasv20 在缺铁条件下对柑橘砂皮病菌的抑制能力比在铁充足条件下更强，表明铁竞争在它们的拮抗作用中发挥了作用。

图. 感染/未感染柑橘砂皮病菌柑橘叶的微生物组特征

图. 感染和未感染的叶际微生物群落之间差异细菌的分类特征

图. 与植物叶际微生物组变化相关的微生物

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