Current Biology | 研究揭示叶际微生物组和多倍体交互介导植物对病原体的防御！

全基因组复制（WGD），或"多倍体化"，是整个基因组加倍的进化事件。多倍体与许多新的和潜在的适应性表型有关，包括生物量、光合作用、水和氮的使用效率以及次级代谢的变化，多倍体具有更大的细胞和器官，每个细胞有更多的叶绿体。由于这些原因，多倍体经常被认为是一种机制，通过这种机制，短期适应性可能会出现，以应对环境的变化或胁迫。有越来越多的证据表明，一个生物体的倍性水平在其对病原体和寄生体的反应中很重要。也越来越清楚的是，微生物组在塑造宿主机体对病害的反应方面起着关键作用。然而，没有研究确定这两个因素是否或如何相互影响。

2022年5月30日，国际权威学术期刊Current Biology发表了美国加州大学伯克利分校Carl Rothfels团队的最新相关研究成果，题为Polyploidy and microbiome associations mediate similar responses to pathogens in Arabidopsis的研究论文。

科研人员研究了拟南芥全基因组复制对地上部分（叶际）微生物组的影响，并确定倍性和微生物组对病害结果的交互影响。科研人员使用七个独立衍生的合成同源四倍体拟南芥株系和一个合成的叶片相关细菌群落，证实多倍体通常对模式病原菌丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000）更有抵抗力。多倍体对病原体的抵抗力比二倍体好，无论微生物接种如何，而怀有完整微生物群的二倍体比没有微生物群的二倍体的病原体密度低。此外，二倍体有更多的防御相关基因，这些基因在其叶际微生物群的存在下有不同的表达，而多倍体则表现出一些组成型激活的防御，而不管合成群落的定殖情况如何。这些结果意味着全基因组复制可以增强免疫力，从而减少对微生物群的依赖以抵御病原体。

图1. 倍性水平不影响微生物组的组成

图2. 多倍体对病原体的建立不太敏感

图3. 二倍体植物对合成群落定殖表现出更大的反应，而多倍体植物则组成型地表达某些防御基因

图4. 用SynCom处理时，多倍体比二倍体有更少的显著差异表达基因

图5. 多倍体保持防御表达，而不考虑暴露在合成群体中的情况

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