近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所植物營(yíng)養(yǎng)團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)了定殖于玉米莖木質(zhì)部傷流液內(nèi)、具有固氮能力且高度保守的核心細(xì)菌微生物組，該微生物組為玉米提供氮素營(yíng)養(yǎng)并促進(jìn)根系生長(zhǎng)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然通訊 （Nature Communications） 》上。

 

　　與人類微生物組類似，植物微生物組被稱為植物的第二個(gè)基因組，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育、養(yǎng)分吸收、病蟲(chóng)害抵御等至關(guān)重要。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，墨西哥哈瓦卡地區(qū)貧瘠土壤中生長(zhǎng)的玉米，它的氣生根粘液富含固氮菌，這些固氮菌從空氣中捕捉到的氮能為玉米提供29%-82%氮營(yíng)養(yǎng)。近年來(lái)，大量研究開(kāi)始關(guān)注植物微生物組群的功能與結(jié)構(gòu)，但主要關(guān)注植物根際、葉際等關(guān)鍵界面，忽視了植物的其他部位。

 

　　該研究通過(guò)評(píng)估不同土壤類型、氣候區(qū)和基因型的玉米微生物組的組裝機(jī)制和功能，發(fā)現(xiàn)玉米莖木質(zhì)部選擇性地招募了以γ‐變形菌綱為主的高度保守的核心微生物群落，鑒定了25個(gè)核心細(xì)菌分類群，其中含有部分高效固氮和協(xié)助固氮菌。在此基礎(chǔ)上，該研究建立了由兩個(gè)核心固氮菌和兩個(gè)輔助菌組成的合成群落，GFP 標(biāo)記菌株和15 N 同位素稀釋方法證實(shí)了合成群落在植物體內(nèi)的固氮能力，他們通過(guò)在玉米莖中生物固氮貢獻(xiàn)了11.8%的總氮。有趣的是，合成群落還增加了根系生物量，表明核心內(nèi)生菌與宿主之間存在多機(jī)制的協(xié)同作用。植物莖木質(zhì)部傷流液微生物組代表了一類被忽視的重要植物“腸道”功能菌，在作物固氮促生方面發(fā)揮著重要作用。

 

　　該研究得到中國(guó)科協(xié)青年托舉計(jì)劃、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。

 

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