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        不是沒(méi)有我的微生物組 豆科植物  根瘤菌共生影響植物根部的細(xì)菌群落
        
			
        
				2019-01-10 11:32:29
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        一些植物可以通過(guò)從大氣中獲得它們來(lái)滿足其氮需求。為此，他們?cè)诟渴褂眉?xì)菌，并與之建立共生關(guān)系?？坡∑绽士酥参镉N研究所的Paul Schulze-Lefert研究小組和丹麥奧胡斯大學(xué)的Simona Radutoiu研究了這些植物根部和周?chē)奈⑸锶郝?。他們發(fā)現(xiàn)豆科植物 - 根瘤菌共生的缺失導(dǎo)致根中存在的微生物群落的組成發(fā)生劇烈變化。這些變化在防止任何結(jié)節(jié)形成的條件下也保持穩(wěn)定，因?yàn)橹参飶耐寥乐蝎@得足夠的結(jié)合氮。宿主植物中的一組基因?qū)τ诮⒐δ苄怨采潜匦璧?，并且需要相同的基因以在根部周?chē)慕Y(jié)節(jié)，根和區(qū)域中形成非常穩(wěn)定和特征性的微生物群落。因此，這些植物基因?qū)Ω⑸锝M的組成具有直接影響。
        

        不是沒(méi)有我的微生物組 豆科植物  根瘤菌共生影響植物根部的細(xì)菌群落
        

        所有植物都需要氮來(lái)生長(zhǎng); 但是，它們無(wú)法直接從大氣中獲得。它們只能以硝酸鹽或銨離子的結(jié)合形式使用氮，它們可以從土壤中或通過(guò)向農(nóng)業(yè)土壤中添加氮肥來(lái)獲得。然而，一種植物家族豆科植物已經(jīng)開(kāi)發(fā)出通過(guò)與天然存在的土壤細(xì)菌的共生關(guān)系獲得氮的能力。為了適應(yīng)這些細(xì)菌，豆科植物會(huì)產(chǎn)生稱為結(jié)節(jié)的專門(mén)根部器官。共生體被稱為根瘤菌，它將結(jié)核中的大氣氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物，然后可供植物利用。
        

        Schulze-Lefert，Radutoiu及其同事Rafal Zgadzaj和Ruben Garrido-Oter使用一種原產(chǎn)于日本的豆科植物(Lotus japonicus)作為模型植物，并編制了野生型和四種突變體中與根相關(guān)的微生物組的清單。“我們能夠證明，當(dāng)共生失去時(shí)，至少六種不同的豐富細(xì)菌命令在根中幾乎檢測(cè)不到，”Garrido-Oter說(shuō)。“共生的喪失反而導(dǎo)致了根際中一些細(xì)菌的積累，即根部以外的區(qū)域。看來(lái)這些細(xì)菌不再擁有能使它們進(jìn)入根部的分子票， “他解釋道。
        

        目前，科學(xué)家們并不知道與共生相關(guān)的哪些信號(hào)可以作為根系進(jìn)入的分子票，然而微生物組的顯著和穩(wěn)定的變化顯然是由于共生不再起作用的事實(shí)。此外，科學(xué)家們還能夠證明結(jié)核和根不是由細(xì)菌依次組裝而是同時(shí)存在。因此，細(xì)菌不會(huì)從一個(gè)區(qū)域遷移到另一個(gè)區(qū)域，而是故意尋找根部和結(jié)節(jié)，而不會(huì)繞道而行。
        

        與Schulze-Lefert和Radutoiu合作的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)這些發(fā)現(xiàn)有兩種可能的解釋。當(dāng)根瘤菌在共生過(guò)程中遷移到根和結(jié)核時(shí)，根瘤菌可能伴隨著整個(gè)輔助細(xì)菌隨從。然而，根部吸引來(lái)自土壤的結(jié)核細(xì)菌的信號(hào)分子也可能吸引與實(shí)際共生無(wú)關(guān)但使用相同信號(hào)進(jìn)入植物的其他細(xì)菌。
        

        這項(xiàng)研究結(jié)果非常顯著，原因有兩個(gè)：“因?yàn)闆](méi)有共生，蓮藕仍然比野生型更小，更蒼白，并且由于這種發(fā)育不良的生長(zhǎng)不能通過(guò)氮肥進(jìn)行充分補(bǔ)償，這種表型很可能直接與微生物群落是突變體的典型特征，“Garrido-Oter說(shuō)。“如果沒(méi)有完整共生的基因和遺傳產(chǎn)物，就會(huì)建立一個(gè)不能支持最大植物生長(zhǎng)的微生物組。”
        

        由于豆科植物經(jīng)常在農(nóng)業(yè)中用作改善土壤氮含量的中間作物，因此這些發(fā)現(xiàn)的重要性超出了基礎(chǔ)研究的范圍。到目前為止，人們認(rèn)為共生只是由豆科結(jié)節(jié)內(nèi)的根瘤菌介導(dǎo)的。然而，現(xiàn)在看來(lái)，共生還涉及根和根際中發(fā)現(xiàn)的特征性微生物群落?；诖耍瑑H使用根際細(xì)菌接種豆科植物種子是不夠的，正如目前的做法：它們還應(yīng)該接種來(lái)自根微生物組的相關(guān)細(xì)菌。
        
			

			
          
        
			
        
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