ISME | 研究揭示植物叶部共生细菌之间交叉饲喂相互作用的形成机制！

在自然界中，植物被不同的微生物群落所定殖。平衡的微生物群落可以作为抵抗生物和非生物胁迫的屏障，帮助维持植物健康。另一方面，如果不能建立一个正常的微生物群，会产生毁灭性的影响。深入的描述性研究表明，植物微生物群的组成取决于许多因素，但这些差异的很大一部分可以归因于微生物之间的相互作用网络。除了塑造微生物组，这些相互作用在维持其稳定性方面发挥着关键作用，例如对入侵者，并可帮助解释在叶片细菌中发现的惊人的遗传多样性，甚至在单一植物种群中。鉴于这些相互作用的重要性，增加对它们如何产生以及多样性如何影响它们的了解，可能有助于制定更好的策略来提高植物的抗逆力。

2022年6月29日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了德国耶拿大学Matthew Agler（Molecular Ecology Resources | 耶拿大学改良扩增子测序提升微生物组多样性研究！）团队的最新相关研究成果，题为Cross-feeding niches among commensal leaf bacteria are shaped by the interaction of strain-level diversity and resource availability的研究论文。

叶片微生物组在植物健康中发挥着关键作用，因此了解其多样性的起源和功能相关性非常重要。众所周知，高菌株水平的叶片细菌遗传多样性与宿主的相互作用有关，但对其与众多不同的共殖微生物的相互作用的相关性却知之甚少。在叶片中，营养物质如氨基酸是微生物生长和活动的主要调节因子。利用质外体汁液的代谢组学，科研人员发现植物属Flaveria的不同物种在高成本氨基酸的浓度上有很大的不同。科研人员通过在体外用蔗糖或蔗糖+氨基酸作为可能的碳源来富集叶片细菌，研究了这些差异如何影响细菌群落的多样性和组装。无论碳源如何，来自F. robusta的富集物都以泛菌属和假单胞菌属为主。后者不能单独在蔗糖上生长，但由于交换了来自泛菌属的各种代谢物，在仅有蔗糖的富集中持续存在。富集中的各个假单胞菌菌株具有很高的遗传相似性，但仍然显示出明显的生态位划分，使不同的菌株能够平行交叉进食。泛菌属菌株也是密切相关的，但是从F. trinervia富集的个体比从F. robusta富集的个体对假单胞菌的摄食更差。这在一定程度上可以用植物环境来解释，因为一些交叉喂养的相互作用是被选择的，当实验性地在一个贫穷的（纯蔗糖）环境中进化，但在一个丰富的（蔗糖+氨基酸）环境中被选择为反对。总之，科研人员的工作表明，叶片细菌的多样性在交叉饲喂的相互作用中具有功能上的相关性，并强烈表明叶片资源环境可以塑造这些相互作用，从而间接地驱动细菌的多样性。

图1 Flaveria物种在叶片的质外体汁液中具有不同的代谢组成

图2 与F. trinervia相比，F. robusta叶片的细菌群落富集显示出更高的生产力和对营养物质多样性的功能反应

图3 假单胞菌属菌株可以通过与泛菌属菌株交叉喂养而在F. robusta -CA富集中持续存在

图4 不同的假单胞菌属(Ps)菌株在取食泛菌属(Pa)Fr-CA_6时有专门的生态位

图5 泛菌属和假单胞菌属在两种营养环境中的进化过程中遵循不同的路径

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