PNAS | 研究利用宏转录组捕捉菌根的动态变化！

复杂的微生物群落（微生物组）与所有的高等生物有内在的联系，并能提供从基本的相互服务到寄生的连续功能。DNA测序方法大大增加了我们对微生物组复杂性的了解，从人类肠道到海洋和土壤等不同环境（Nature | 年度重磅合集：植物微生物组！Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康；深度解读：如何操控植物微生物组改善农业？Nature Reviews Microbiology | 专家点评：作物微生物组与可持续农业；Trends in Biotechnology | 微生物组工程：可持续农业中的植物微生物合成生物学；Annual Review of Phytopathology | 通过植物微生物组促进重新造林）。最近测量微生物群落内基因表达的测序方法（metatranscriptomics）使研究人员能够在一系列临床和生态环境中用实时功能来补充这些分类学研究。宏转录组学也可以捕获宿主的转录组，提供对群落功能和它们与活跃的宿主过程的互动的理解。迄今为止，与宏转录组学相关的技术困难在很大程度上限制了其应用于受控的实验室实验或宿主与特定共生伙伴之间的相互作用。这些实验对于产生单一微生物物种与其宿主之间相互作用的详细的分子水平的机理理解是必不可少的，但未能提供对这些物种在自然界中存在的复杂群落中如何相互作用的理解。

2022年6月21日，国际权威学术期刊PNAS发表了瑞典农业科学大学Vaughan Hurry教授团队和于默奥大学Nathaniel R. Street团队的最新相关研究成果，题为Metatranscriptomics captures dynamic shifts in mycorrhizal coordination in boreal forests的研究论文。

北部森林的碳储存和循环是最大的陆地碳储存，被树木和土壤微生物之间复杂的相互作用所调节。然而，现有的方法限制了我们预测环境条件的变化将如何改变这些关联和它们提供的基本生态系统服务的能力。为了解决这个问题，科研人员开发了宏转录组的方法来分析营养富集对挪威云杉细根的影响，以及350多种与根有关的真菌物种的群落结构、功能和树木-微生物相互作用。为了应对养分状况的改变，宿主树木通过减少糖分外流载体和加强防御过程，重新定义它们与真菌群落的关系。这导致了真菌群落的深刻重组，以及树木和主要的真菌物种之间功能协调的崩溃，以及与多功能子囊菌功能协调的增加。因此，群落的主导地位从在酶促循环固碳方面具有重要作用的菌类转变为具有高度抗降解的黑色细胞壁的子囊菌类。这些变化伴随着60多个预测的真菌效应蛋白与5000多个挪威云杉转录产物之间转录协调的突出变化，为协调宿主树木和它们的真菌伙伴的复杂分子对话提供了机制上的理解。这项研究捕捉到的宿主-微生物动态，从功能上说明了这些复杂而敏感的生物关系如何在不断变化的营养条件下调控北方土壤的碳储存潜力。

图. 生长季节同一森林地点的NL和NE样地样本中根相关真菌群落结构的转录组

图. 在生长季节来自同一森林地点的NL和NE样地的样本中真菌群落宏转录组的重塑

图. 在生长季节从NL和NE样地取样的挪威云杉细根的转录组

图. 宿主树与三种最主要的根相关真菌之间的协调性分析

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