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科學家揭示擬南芥三萜化合物對植物根系微生物組的調控規律

2019-06-11 遺傳與發育生物學研究所
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  植物不可移動,但在自然土壤中進化出了強大的適應能力,在根系招募大量且種屬特異、種類繁多的微生物(根系微生物組)。這些微生物參與植物吸收營養、抵抗疾病和非生物脅迫等重要生理過程。植物調控根系微生物組的機制對植物生長和健康非常重要,也是根系微生物組領域的研究熱點。植物將20 ~ 30%光合作用產物在根系合成化合物,是為了防御病原菌或資源浪費嗎?這些化合物是否參與植物與根系微生物的互作過程,是否直接調控特異種類的根系微生物?這些問題一直沒有明確的答案。

  中國科學院遺傳與發育生物學研究所、中國科學院-英國約翰英納斯中心植物和微生物科學聯合研究中心(CEPAMS)白洋研究組與John Innes CentreAnne Osbourn研究組合作在《科學》(Science上發表文章,揭示了擬南芥三萜類化合物對根系微生物組的調控規律。該工作系統地解析了擬南芥中形成基因簇的三萜合成遺傳網絡。該網絡的關鍵基因在植物根系特異表達,并具有潛力合成50多種未知的根系化合物(目前能穩定檢測到的根系化合物大約300種)。與不能合成三萜的水稻和小麥相比,52%擬南芥特異的根系微生物組被三萜合成基因顯著調控。通過分離培養的細菌資源庫與純化/合成的單種或混合化合物共培養,發現三萜化合物直接調控特異的根系細菌種類。同時根系細菌可以特異性修飾和利用擬南芥三萜化合物。該研究為利用植物天然化合物促進根系益生菌在綠色農業中的應用提供了理論依據。

  上述結果510在線發表于Science雜志(DOI:10.1126/science.aau6389)Anne Osbourn組博士后黃安誠和白洋組博士研究生姜婷為共同第一作者,白洋和Anne Osbourn為共同通訊作者。白洋組工程師劉永鑫、助理研究員曲寶原參與了該項目。該研究得到中科院戰略性先導科技專項、前沿科學重點研究項目、國家自然科學基金委國際合作研究與交流項目和中科院微生物組項目支持。

打印 責任編輯:葉瑞優

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