您当前浏览器版本过低,为了不影响您的使用,建议您使用最新的谷歌浏览器、火狐浏览器、 360浏览器,更换浏览器后使用更流畅!(注意!双核浏览器请切换为极速模式)
400-607-9388

植物靠遗传网络调控“叶圈”微生物

2020-04-10
2093

  植物叶片上生存着大量的不同性质的微生物,有益微生物和有害微生物与植物长期共存,植物是如何控制其地上部分的叶、果实、茎这些“叶圈”里的微生物并且维持自身健康的?相关机制尚不明确。

4月8日,《自然》杂志在线发表了题为“A plant genetic network for preventing dysbiosis in the phyllosphere”的研究论文,率先开启了植物科学的新领域——植物菌群失调与植物健康的关系。

论文结论表明,植物就像人类一样,已经进化出一个遗传网络来调控微生物菌群的稳态,以维持植物的健康。而且该网络中的某些要素和调控方式与人类极为相似。

华中农业大学植物科学技术学院副教授陈桃和美国密歇根州立大学博士后Kinya Nomura为论文共同第一作者,中科院植物生理生态研究所研究员辛秀芳和美国密歇根州立大学教授 何胜洋(Shengyang He)是论文共同通讯作者。

陈桃和Kinya Nomura 在美国密歇根州立大学实验室做实验。陈桃供图

2016年,何胜洋团队在《自然》杂志上发表了一种细菌感染植物的新机制:细菌除了能抑制植物的免疫系统之外,也会在植物体内产生一种潮湿的环境,从而引起疾病。

在此基础上,最新研究利用拟南芥四突变体mfec(min7 fls2 efr cerk1)在高湿度条件下显现出黄化和坏死的特点,通过16S rRNA基因扩增子测序,检测了健康叶片(野生型,Col-0)和不健康叶片(突变体,mfec)的总微生物组和叶内微生物组。

结果表明,健康叶片和不健康叶片的总微生物组多样性没有显著差异,但是叶内微生物组的丰度和多样性均有显著的变化:不健康叶片内部微生物多样性降低,从Firmicute-rich的群体转化为Proteobacteria-rich的群体(图 1)。

图1 Col-0和mfec突变体叶片微生物组          陈桃供图

研究团队构建了合成菌群体系SynComCol-0 和SynCommfec,并在无菌种植研究体系中研究了合成菌群体系的功能。结果表明,菌群失调的SynCommfec体系的确会导致植物不健康(图 2)。

图2 SynComCol-0 和 SynCommfec 影响植物健康的功能比较。陈桃供图

随后,他们进一步研究mfec突变体丧失维持微生物组多样性的机制。

通过体内和体外的细菌互作,他们证明细菌拮抗作用存在,并推测在mfec植物体内,因为免疫途径(Pattern-triggered immunity,PTI)和MIN7途径的缺失,导致细菌在突变体内过度增殖,Firmicute和Proteobacteria发生拮抗作用,菌群多样性减少,菌群失调,最终导致植物叶片显症。

他们对另一个拟南芥突变体ben3(与mfec表型相似)的研究发现,CAD1可能是控制叶内微生物数目和多样性的一个关键下游基因。CAD1、PTI途径和MIN7途径共同调控叶内微生物的数目和多样性,阻止菌群失调,维持植物的健康。

有意思的是,CAD1、PTI途径基因和MIN7基因广泛存在于植物界中。也许不久的将来,可以通过改造这些基因调控微生物组的稳态或优化微生物组,以确保植物“叶圈”的健康,提高农作物产量,改善自然生态系统。

相关论文信息:https://doi.org/ 10.1038/s41586-020-2185-0




版权所有:本文来源科学网,版权归作者所有

文章转摘只为学术传播,如涉及侵权问题,请联系我们,我们将及时修改或删除


已收藏 0
点赞 0

学术会议

第七届先进电子材料、计算机与软件工程国际学术会议(AEMCSE 2024)将于2024年10月10-12日在南京隆重召开。
2024-05-10
第四届信号图像处理与通信国际学术会议(ICSIPC 2024)将于2024年5月17-19日在陕西西安召开。主要围绕信号图像处理、通信等研究领域展开讨论。
2024-05-24
第五届能源电力与自动化工程国际学术会议(ICEPAE 2024)将于2024年5月24日至26日在中国 ▪ 福州召开。会议主要围绕能源电力与自动化工程等研究领域展开讨论。
2024-05-24
第五届心理健康与教育、人文发展国际学术会议(MHEHD2024)会议主要围绕“心理健康”“人文教育”等研究领域展开讨论,旨在为心理健康与人文教育的专家学者及企业发展人提供一个分享研究成果的平台。
2024-05-17
第三届能源、电力与电气国际学术会议(ICEPET 2024)由西华大学主办,定于2024年5月17-19日在中国成都举办。
2024-05-17
2024年第四届先进材料与机械电子国际学术会议(ICAMM 2024)将于2024年5月10-12日在陕西·西安隆重举行。以“半导体与电子,电路”为主题,对细化主题方向进行深入探讨,沟通交流见解。
2024-05-10
相关资讯

SCI一区文章和二区文章有区别吗

SCI分区是众所周知的,一区文章和二区文章其实也是相对于期刊的分区来说的,一区文章就是发表在SCI一区期刊上的文章,二区文章就是发表在SCI二区期刊上的文章,由于SCI分区共分为四个区,一区学术价值最大。

282874

0

2021-04-21

hm² 是什么单位?hm² 怎样换算?

hm² 是一个什么单位呢?hm² 怎样换算?它与我们常见的单位的换算又是怎么样的?本期艾思科蓝​小编带大家了解一下hm² 这个单位。

116734

1

2021-11-17

iThenticate多久出报告

iThenticate多久出报告?iThenticate 生成报告的时间可以根据几个因素而变化,包括文档的长度、系统当前的负载以及文档中的复杂性等。一般而言,生成报告的时间范围可以从几分钟到几小时不等。

61

0

2024-04-30

iThenticate怎么使用

iThenticate怎么使用?iThenticate 是一个强大且广泛使用的在线剽窃检测工具,特别是在学术和研究领域。以下是如何使用 iThenticate 进行文档检查的详细步骤:

56

0

2024-04-30

iThenticate是什么

iThenticate是什么?iThenticate 是一个主要面向研究者、学者和出版行业的在线剽窃检测和文档比对服务。它由Turnitin, LLC提供,这家公司是学术完整性和剽窃预防软件的领先提供商之一。iThenticate 被广泛用于学术出版和科研领域,帮助确保提交用于出版的稿件在内容上的原创性和诚信。

54

0

2024-04-30

iThenticate使用

iThenticate使用,iThenticate 是一个专为学者、研究人员和出版社设计的专业剽窃检测和相似性检查工具。它广泛应用于学术文献、研究论文和专著的初稿审核过程中。以下是如何使用 iThenticate 进行文档检查的步骤和技巧:

54

0

2024-04-30