亚洲欧美手机在线观看_版納植物園在逆境脅迫下的植物-微生物組互作取得系列進(jìn)展----中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園

　　微生物可以直接或間接與植物相互作用進(jìn)而影響宿主植物的生長(cháng)、抗病和脅迫耐受力（如干旱等非生物脅迫）等，這些微生物統稱(chēng)為植物微生物組（也被稱(chēng)為植物的第二基因組）。近些年，基于根際微生態(tài)的生物技術(shù)方法在協(xié)助農作物應對逆境脅迫等方面引起研究者的廣泛關(guān)注。已經(jīng)明確一些重要的根系共生微生物組具有促進(jìn)宿主植物養分利用、抵御病原菌和干旱等生物脅迫與非生物脅迫的功能，研究人員也密切關(guān)注抗旱和抗病作物的微生物資源。版納植物園熱帶稻種保護與遺傳改良研究組近年來(lái)在生物和非生物脅迫下的植物-微生物組互作取得系列進(jìn)展。

　　研究組博士研究生龐志強和碩士研究生毛新雨聯(lián)合作物保護與育種基地針對收集的資源植物多花黃精(Polygonatum cyrtonema Hua)在農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中根莖繁殖的根腐病問(wèn)題展開(kāi)研究，解析病害對多花黃精藥用成分(多糖及皂苷)、防御相關(guān)功能基因及根部微生物的影響。研究發(fā)現多花黃精可以調節根莖防御系統和代謝過(guò)程，同時(shí)影響根莖和根際的微生物組的組裝和功能。通過(guò)分離培養實(shí)驗確定了多花黃精根莖腐病的病原菌尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)和炭疽菌(Colletotrichum spaethianum)，篩選及接種實(shí)驗發(fā)現健康植株招募的有益微生物鏈霉菌Streptomyces violascens XTBG45(命名為HJB-XTBG45)能夠抑制根莖病原菌的生長(cháng)及對宿主的致病性，相關(guān)研究結果以Multiomics reveals the effect of root rot on polygonati rhizome and identifies pathogens and biocontrol strain為題，在線(xiàn)發(fā)表于美國微生物學(xué)會(huì )(ASM)旗下期刊Microbiology Spectrum，作物保護與育種基地劉貴周高級工程師和徐鵬研究員為該論文的共同通訊作者。同時(shí)，篩選出的生防鏈霉菌菌株HJB-XTBG8已申報專(zhuān)利(菌株保藏號：CGMCC No. 24370，專(zhuān)利受理號：202210158089.9)，該研究為農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中藥用植物無(wú)性繁殖的根腐病問(wèn)題提供了根際微生態(tài)干預策略。

　　同時(shí)，針對不同環(huán)境脅迫及人工栽培條件下中藥材黃草烏(Aconitum vilmorinianum Kom.)藥用成分有所差異的研究背景，研究組碩士研究生李紅蕊聯(lián)合云南生物資源保護與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗室對云南不同地點(diǎn)的黃草烏(Aconitum vilmorinianum Kom.)根部的藥用成分(生物堿)和根部微生物組展開(kāi)調查。研究發(fā)現不同地點(diǎn)的黃草烏富含不同的生物堿代謝物，并招募了顯著(zhù)差異的細菌與真菌群落。基于生物信息學(xué)及相關(guān)性分析，推測了可能影響黃草烏的生物堿代謝過(guò)程的潛在微生物組。本研究為黃草烏等中草藥的栽培和藥用成分研究提供了相關(guān)微生物策略。研究成果以Metabolomics and microbiome reveal potential root microbiota affecting the alkaloidal metabolome inAconitum vilmorinianum Kom.為題，在線(xiàn)發(fā)表于微生物學(xué)期刊BMC Microbiology上，研究組徐鵬研究員和云南大學(xué)余迪求研究員為共同通訊作者。

　　此外，植物次生代謝物具有趨避病原體和害蟲(chóng)、作為植物和微生物共生的信號等重要的功能，如塑造與宿主相關(guān)的微生物組等。以往研究表明植物相關(guān)的微生物（組）可直接或間接地通過(guò)調節植物次生代謝物途徑參與上述過(guò)程。越來(lái)越多的證據表明，植物微生物組群落結構是植物、微生物及其環(huán)境條件之間一系列相互作用的結果，在此過(guò)程中植物根系的次生代謝物或分泌物是植物-土壤-微生物相互作用的重要介質(zhì)。近年來(lái)，利用多組學(xué)方法對植物微生物組進(jìn)行研究，大大加深了研究人員對微生物組與宿主關(guān)系的理解。同時(shí)，人類(lèi)或動(dòng)物（腸道）微生物組及代謝組的組學(xué)分析為人類(lèi)健康、植物和其他領(lǐng)域提供了新的認識和借鑒意義。為此，研究組博士生龐志強和中國農科院麻類(lèi)研究所程毅副研究員通過(guò)整理現有植物微生物組學(xué)和代謝組的文獻、數據關(guān)聯(lián)分析的技術(shù)方法和工具，系統的回顧了近年來(lái)植物次生代謝物與微生物組互作的研究進(jìn)展，詳細梳理了植物微生物組的群落結構、組裝機理及植物微生物組參與宿主植物次生代謝過(guò)程，以Linking Plant Secondary Metabolites and Plant Microbiomes: A Review為題，發(fā)表在植物學(xué)期刊Frontiers in Plant Science上。

　　研究組前期在非生物脅迫下水、陸稻根系微生物組差異組裝也取得研究進(jìn)展。此前，研究人員以典型的陸稻和水稻品種為材料，研究了水、陸環(huán)境條件下的水、陸稻根系微生物組的差異組裝。通過(guò)高通量測序和傳統分離培養相結合的方法，鑒定不同生態(tài)型的水、陸稻根系細菌和真菌組成的環(huán)境適應性及篩選陸稻根系促生耐旱等功能微生物。相關(guān)研究結果以Environmental adaptation of the root microbiome in two rice ecotypes和Microbial Diversity of Upland Rice Roots and Their Influence on Rice Growth and Drought Tolerance為題分別發(fā)表于微生物學(xué)期刊Microbiological research和Microorganisms上。

　　總的來(lái)說(shuō)，生物和非生物脅迫等會(huì )導致植物根系微生物組的重組，逆境脅迫下特異富集的微生物組可能是促進(jìn)作物生長(cháng)和抵御逆境的潛在微生物資源，其背后的塑造機制及促生功能仍有待進(jìn)一步解析。研究組現培養和保藏細菌和真菌50余屬90余種菌株，為后續開(kāi)展機制性工作及解析根系微生物組特異選擇及抗逆機理提供了有效菌株資源，為創(chuàng )制抗逆促生功能菌肥提供良好的微生態(tài)技術(shù)思路。

　　上述研究得到中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園“一三五”期間重大突破專(zhuān)項、云南省科技入滇計劃、中國科學(xué)院A類(lèi)戰略性先導科技專(zhuān)項、海南省農作物遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放課題和中科院科技支撐水城農業(yè)農村高質(zhì)量轉型發(fā)展研究及示范等項目資助。