Nature Communications | 研究揭示塑造大麦根际微生物群组成的植物基因！

植物在与不同的微生物群落联合中茁壮成长，这些群落统称为植物微生物群。这能够影响其宿主的生长、发育和健康。根际，即根部和土壤之间的界面，是植物微生物群的一个关键微生境。例如，类似于脊椎动物消化道内微生物群的益生菌，栖息在根际的微生物可以通过促进矿物养分的吸收和保护宿主免受病原体侵染来促进植物生长。

这些相互作用并不代表随机事件，而是至少部分由植物基因组控制。因此，解决在根部-土壤界面上生长的微生物的宿主遗传控制问题，是为农业合理操纵植物微生物群的先决条件之一。这对于与作物野生近缘植物相关的微生物群来说尤其重要，因为它们是在边缘土壤条件下进化的，可能代表了低投入农业的一种未开发资源。然而，尽管在多种植物物种的根际微生物群的分类组成中发现了驯化和作物选择的足迹，但对支撑这种多样化的宿主基因仍然了解不多。

2022年6月，国际权威学术期刊Nature Communications发表了英国邓迪大学Davide Bulgarelli团队的最新相关研究成果，题为Identifying plant genes shaping microbiota composition in the barley rhizosphere的研究论文。

在这篇文章中，科研人员使用宏基因组学信息作为外部定量表型来绘制野生和驯化的大麦（全球第四大栽培谷物）基因型的根际微生物群的宿主遗传决定因素。科研人员确定了少数对根际菌群组成有重大影响的基因座。其中一个被命名为QRMC-3HS，是决定微生物群组成的一个主要因素。科研人员对土壤生长的姊妹系进行了比较根部RNA-seq分析，这些姊妹系在QRMC-3HS上有不同的等位基因，并拥有不同的微生物群。这使科研人员能够确定三个主要的候选基因，包括一个位于大麦基因组结构变化区域的核苷酸结合-亮氨酸-重复（NLR）基因。科研人员的结果提供了关于作物改良对植物塑造根际微生物能力的见解。

图：大麦微生物群组成在野生株系和精英亲本株系之间的分离群体中显示出定量的变化

图：大麦决定性的根际微生物群单个细菌成员的遗传图

图：在QRMC-3HS位点上的差异表达基因图谱

图：NLR基因与基因型依赖的转录和基因组变异有关

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