Microbiome | 中科院李忠佩团队揭示根际沉积物化学多样性影响根际生态系统中微生物组的功能！

根际是植物根系和土壤之间的界面，众多微生物之间的相互作用决定了生物地球化学循环、植物生长以及对生物和非生物胁迫的耐受性。植物通过根部向根际释放大量光合固定碳（C），这些有机化合物统称为根际沉积物。根际沉积物充当连接植物与土壤微生物和养分的纽带，从而调节广泛的生物功能和生态系统过程，例如养分流动、循环、可用性和封存。然而，由于它们的多功能特性，根际沉积物为根际微生物群落、相互作用和功能提供了燃料，这些对植物的生长和发育很重要。然而，根际过程很难被追踪，因为它被认为是地球上最动态的界面之一，因此很难深入了解根际生态系统的功能生态。这需要对根际沉积物、它们的化学多样性和依赖微生物进行进一步研究，以了解它们在根际生态系统中的生态生理功能。

2022年7月17日，国际权威学术期刊Microbiome发表了中科院南京土壤所李忠佩和吴萌团队的最新相关研究成果，题为Reduced chemodiversity suppresses rhizosphere microbiome functioning in the mono-cropped agroecosystems的研究论文。

根际沉积物调节根际相互作用、过程、养分和能量流动以及植物与微生物的交流，因此在维持土壤和植物健康方面发挥着至关重要的作用。然而，目前尚不清楚地下碳分配和根际沉积物化学多样性的变化是否以及如何影响根际生态系统中微生物组的功能。为了解决这一研究空白，科研人员研究了花生连续单作期间根际碳分配和化学多样性与微生物组生物多样性和功能的关系。在用¹³CO₂ 连续标记植物后，使用基于 DNA 稳定同位素探测 (DNA-SIP) 的代谢组学、扩增子和宏基因组测序方法研究了根际沉积物的化学多样性和组成，以及活性根际微生物组的组成和多样性。

结果表明，根际沉积物和活性微生物类群的富集和消耗在植物生长阶段和种植持续时间中有所不同。具体来说，观察到根际碳分配、化学多样性、生物多样性和对植物有益的类群和功能基因途径（如群体感应和抗生素的生物合成）的逐渐减少多年的单作。结果检测到根际沉积物与根际微生物群落生物多样性和功能之间存在显着而强烈的相关性，尽管这些受到不同生态过程的调节。例如，根际沉积物和活性细菌群落主要分别受确定性和随机过程控制。总体而言，花生连续单作期间碳沉积和化学多样性的减少倾向于抑制微生物多样性及其在根际生态系统中的功能。

本研究结果首次提供了单一作物系统中根际微生物组功能机制失调的证据。本研究为从根际沉积化学多样性和组成的角度深入解开复杂的植物-微生物相互作用开辟了新途径，并将有助于指导未来的微生物组研究，以改善土壤生态系统的功能和服务。

图. 当前研究中关键实验设置的流程图

图. 植物生物量和光合碳分配

图. 根际沉积物的组成和化学多样性

图. 利用根际沉积物的活性细菌的组成和生物多样性

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”