NC：全球柑橘根际微生物组的结构和功能

全球柑橘根际微生物组的结构和功能

The structure and function of the global citrus rhizosphere microbiome

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-07343-2  

第一作者：Jin Xu, Yunzeng Zhang, Pengfan Zhang

通讯作者：Tao Jin, Nian Wang

摘要

柑橘是一种全球重要的多年生水果作物，根际微生物组被认为在促进柑橘生长和健康方面发挥着重要作用。在这里，我们报告了柑橘根际微生物组的结构和功能组成的综合分析。我们对来自六大洲不同生物地理区域的土壤和根际样本进行了扩增子和深度鸟枪宏基因组测序。主要的分类群包括变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和拟杆菌门。核心柑橘根际微生物组包括假单胞菌、土壤杆菌、贪铜菌、慢生根瘤菌、根瘤菌、慢生根瘤菌、伯克氏菌、纤维弧菌、鞘氨醇单胞菌、贪噬菌属，其中一些是潜在的植物有益微生物。我们还鉴定了在柑橘根际中介导植物-微生物和微生物-微生物相互作用、营养获取和植物生长促进中可富集的微生物功能性状。该结果提供了有价值的信息，以指导微生物分离和培养，并且可能利用微生物组的能力来改善植物生产和健康。

结果

全球柑橘微生物组的分类组学特征

图1 世界柑橘产区的采样点的地理分布。

紫星，采样点; 橙色，主要柑橘生产国。根据粮农组织2016年的数据调整了地图。星号：仅收集根际土壤样本。

图2 柑橘根际和土壤微生物组的分类学分布和多样性比较。

a. 基于16S扩增子和宏基因组数据的土壤和根际样品中的门水平分布。

b. 土壤与根际土壤样品的每个位置的α多样性，基于16S数据的Shannon指数。 N.S，无显著性；* P值<0.05。单侧t检验; 中心值代表中位数香农指数。

c. 基于使用16S数据的PCoA每个位置的大块土壤和根际之间的未加权UniFrac距离。

AUS,澳大利亚，BR巴西，CN中国，FR法国留尼旺岛，IT意大利，SA南非，SP西班牙。

全球柑橘根际核心微生物

图3 柑橘根际核心微生物的特征。

a. 维恩图描绘了基于在所有样品中的存在比率>75%核心根际属和根际富集的微生物的数量，基于宏基因组数据。

b. 基于宏基因组数据的60个相对丰度最高的核心根际属，跨地区和取样部分的相对丰度。

采用按行相对丰度减均值并除法方差(Z scores)来进行归一化。颜色从蓝色到黄色表示每个分类群内从低到高的相对丰度。

AUS澳大利亚，BR巴西，CN中国，FR法国留尼旺岛，IT意大利，SP西班牙。

全球柑橘根际微生物组的核心功能特征

图4 柑橘根际微生物组的核心功能。

a. 柑橘根际和土壤的微生物组中检测非冗余基因的稀疏曲线(基于100倍置换抽样，中心值代表检测到的基因数的中值)。

b. KEGG 二级分类途径注释柑橘根际与土壤微生物组功能。

c. 维恩图根据存在率>75%代表核心根际KOs和所有样品和从土壤到根际的KO富集数据比较。

d.维恩图描绘了基于土壤的普遍根际减少的KOs和有样品中的存在率(>75%)KO数量的比较。

e. KEGG 三级注释中根际核心KOs显著上升或下降的功能分布。

校正P值<0.05; 校正P值<0.01; 校正P值<0.001; 通过BH方法校正Fisher精确检验和P值

图5 根际微生物组中核心和普遍减少的KOs的相对丰度。

a. 核心根际KOs的相对丰度与地点和取样区域相关的微生物-宿主相互作用途径。

b. 不同地点和取样位置下相对丰度普遍下降KOs参与能量代谢。

数据采用按行Z-Score进行数据转换(减均值，除方差)。从蓝色到黄色的颜色代表每个分类群内从低到高的相对丰度。AUS,澳大利亚，BR巴西，CN中国，FR法国留尼旺岛，IT意大利，SP西班牙。