Nature Communications | 中国农科院研究揭示玉米木质部具有固氮能力的微生物组！

玉米（Zea Mays L.）在世界各地都有种植，对粮食生产具有重要意义。2020年，全球玉米产量估计为105万吨，在产量方面位居第一。一些研究表明，微生物组在玉米的生长中具有重要功能。例如，在墨西哥缺氮的土壤中进行的田间实验表明，一种玉米品种的气生根的粘质物中富含固氮菌，它们对大气中的氮的固定贡献了29-82%的玉米的氮营养。与人类微生物组相似，植物微生物组被称为植物的第二基因组，对植物健康至关重要。因此，有针对性地操纵作物微生物组是未来最大限度地实现可持续作物生产的一个有希望的方法。

2022年6月11日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了中国农业科学院艾超团队的最新相关研究成果，题为A highly conserved core bacterial microbiota with nitrogen-fixation capacity inhabits the xylem sap in maize plants的研究论文。

微生物组对作物生长很重要。然而，需要对作物相关的微生物群落有更深入的了解，以利用有益的宿主-微生物相互作用。在这篇文章中，通过评估不同土壤类型、气候区和基因型的玉米微生物组的组装和功能，科研人员发现茎部木质部选择性地招募高度保守的微生物，并以γ-变形菌为主。科研人员表明，在茎部木质部中携带固氮酶基因（nifH）的细菌类群的比例大于其他器官，如根部和叶内。在木质部汁液中鉴定的25个核心细菌类群中，有几个分离的菌株被证实是活性固氮微生物或协助生物固氮。在此基础上，科研人员建立了由两个核心固氮菌和两个辅助菌组成的合成群落（SynComs）。GFP标记的菌株和¹⁵N同位素稀释法表明，这些SynComs确实茁壮成长，并通过生物固氮，贡献了玉米茎中积累的11.8%的氮。木质部汁液中的这些核心类群代表了一种未开发的资源，可以被利用来提高作物生产力。

图1：土壤类型和施肥对玉米微生物组的影响

图2：沿土壤-植物连续体的玉米细菌群落组成

图3：木质部栖息的细菌群落的功能特征

图4：识别和分离栖息在木质部的核心细菌群落

图5：SynComs在玉米植物木质部的定殖和固氮作用

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”