ISME | 中科院张惠明团队揭示黄酮类化合物介导根部微生物组增强植物抗逆能力的机制!

根系微生物组对于植物的适应性至关重要。为了利用土壤微生物组为植物带来益处，描述植物代谢物与微生物组组装之间的因果关系至关重要且具有挑战性，尤其是与植物发展互惠关联的微生物成员。黄酮类化合物是植物中作为次生代谢产物产生的多酚化合物，占根系分泌物的很大一部分。与一些黄酮类化合物作为豆科植物根瘤菌结瘤的关键诱导因子的众所周知的功能相比，黄酮类化合物是否以及如何影响与非豆科植物相关的根部微生物组中的非结瘤细菌仍不清楚。

2022年7月16日，国际权威学术期刊ISME发表了中科院上海植物逆境生物学研究中心张惠明（Microbiome | 中科院张惠明团队揭示RNA介导的DNA甲基化影响植物根部微生物群落！）团队的最新相关研究成果，题为Flavonoid-attracted Aeromonas sp. from the Arabidopsis root microbiome enhances plant dehydration resistance的研究论文。

黄酮类化合物是对植物-微生物相互作用很重要的应激诱导性代谢物。与它们在豆科植物中启动根瘤菌结瘤的著名功能相比，人们对类黄酮是否以及如何通过影响非结瘤细菌来促进植物抗胁迫性知之甚少。本研究表明类黄酮广泛地促进了拟南芥根部微生物组的多样性，并优先吸引气单胞菌，其中包括一个可培养的气单胞菌H1，它显示了类黄酮诱导的趋化性，转录增强了鞭毛的生物生成，并抑制了富马酸盐的还原，以实现顺利游动。菌株H1表现出多种对植物有益的性状，并增强了植物的抗脱水能力，这需要类黄酮，但不是通过受到胁迫时突然的"呼救"。菌株H1提高了脱水诱导的H₂O₂在保卫细胞中的积累和气孔关闭，同时还协同诱导了与茉莉酸相关的植物脱水抗性调节因子。这些发现揭示了黄酮类化合物在介导植物-微生物组相互作用（包括细菌增强植物脱水抗性）中的关键作用及其内在机制。

图：类黄酮对拟南芥根微生物组的多样性有广泛贡献，并优先吸引气单胞菌科

图：柚皮素通过转录增强了拟南芥与气单胞菌H1的相互作用，提高了细菌的运动性和定殖

图：气单胞菌H1增强的植物抗脱水性需要黄酮类化合物的产生，但不是在求救

图：对脱水和气单胞菌H1的协同反应导致植物抗脱水的功效增加

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