ISME | 中科院张惠明团队揭示表观遗传调控拟南芥重塑根部微生物组的机制！

植物是由根部微生物群（根部周围或内部的各种土壤微生物）自然栖息的。虽然有些土壤微生物对植物没有明显的影响，但其他微生物既可以是对植物造成有害影响的病原体，也可以是促进植物生长和抗胁迫的有益物种。与根有关的微生物的复杂群落已被证明对植物的健康很重要，因此正在成为土壤管理和研究植物与微生物相互作用的一个重要目标。

2022年7月30日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了中科院上海植物逆境生物学研究中心张惠明（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! 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Dysfunction of histone demethylase IBM1 in Arabidopsis causes autoimmunity and reshapes the root microbiome的研究论文。

根部微生物群对植物的生长和健康很重要。对于根部微生物群的组装是否以及如何受表观遗传调节的控制知之甚少，而表观遗传调节对基因转录和基因组稳定性至关重要。这篇文章中科研人员表明，拟南芥中组蛋白去甲基化酶IBM1（INCREASE IN BONSAI METHYLATION 1）的功能障碍大大重塑了根部微生物群，大部分重要的扩增子序列变体（ASVs）减少。对生长在土壤和无菌生长培养基中的植物进行转录组分析，共同揭示了ibm1突变体中水杨酸（SA）介导的自身免疫和防御代谢物camalexin的产生。对全基因组组蛋白修饰和DNA甲基化的分析突出了几个重要的防御调节因子允许转录的表观遗传学修饰。一致的是，ibm1突变体对病原体Pseudomonas syringae DC3000的抗性增加，免疫反应更强。此外，ibm1表现出对有益细菌的植物生长促进作用大大减弱；这种减弱被野生型植物外源性施用SA和AGP19的无效突变所部分模仿，AGP19对细胞扩张很重要，在ibm1中被DNA高甲基化所抑制。IBM1依赖的表观遗传调控对植物-微生物的相互作用产生了强烈而广泛的影响，从而塑造了根部微生物群的组装。

图1：IBM1功能障碍重塑拟南芥根部微生物组

图2：转录组分析披露了由IBM1功能紊乱引起的植物自身免疫

图3：表观基因组分析发现ibm1突变引起的变化有利于重要防御基因的转录

图4：IBM1功能失调会增加植物的抗病性，损害有益细菌引发的生长促进作用

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”