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张俪予、艾超等:玉米木质部的“肠道菌群”在生物固氮上发挥关键作用

发布者:管理员发布时间:2022-06-13作者:艾超来源:植物营养团队点击量:

近日,开云·体育(中国)官方网站植物营养团队研究发现了定殖于玉米木质部伤流液内,具有固氮能力且高度保守的核心细菌微生物组,该微生物组为玉米提供氮素营养并促进根系生长。相关研究成果发表在《自然通讯 (Nature Communications) 》上。

与人类微生物组类似,植物微生物组被称为植物的第二个基因组,对植物生长发育、养分吸收、病虫害抵御等至关重要。墨西哥贫瘠土壤中某些玉米地方品种气生根的粘液富含固氮菌,能够通过生物固氮贡献了 29-82% 的玉米氮营养。因此,深入利用作物-微生物相互作用对未来农业的可持续发展至关重要。

近年来,大量研究主要关注植物根际、叶际等关键界面微生物群落的结构与功能。但忽视了植物其他部位,如茎维管组织核心微生物群落组成及其在宿主健康中可能发挥的重要功能。

本研究通过评估不同土壤类型、气候区和基因型的玉米微生物组的组装机制和功能,发现玉米茎木质部选择性地招募了以γ‐变形菌纲(Gammaproteobacteria)为主的高度保守的核心微生物群落,鉴定了25个核心细菌分类群,其中含有部分高效固氮和协助固氮菌。在此基础上,该研究建立了由两个核心固氮菌和两个辅助菌组成的合成群落(SynComs),GFP 标记菌株和15 N 同位素稀释方法证实SynComs植物体内的生活方式和固氮能力,他们通过生物固氮在玉米茎中贡献了 11.8%的总氮。有趣的是,SynComs 还增加了根系生物量,表明核心内生菌与宿主之间存在多机制的协同作用。木质部导管微生物组代表了一类被忽视的重要植物“肠道”功能菌,在作物固氮促生方面发挥关键作用。

开云·体育(中国)官方网站张俪予博士研究生为本文第一作者,艾超副研究员和法国农科院Laurent Philippot为共同通讯作者,研究团队首席科学家为周卫院士。本研究得到中国科协青年托举计划、中国农业科学院创新工程等项目资助。


【引文方式及原文链接】

Zhang, L., Zhang, M., Huang, S.  et al. A highly conserved core bacterial microbiota with nitrogen-fixation capacity inhabits the xylem sap in maize plants.  Nat Commun 13, 3361 (2022).

原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-022-31113-w

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玉米木质部内生菌的定殖特征和促生效果


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