【Nat Commun】新发现！植物的基因可以决定大麦根际微生物群组成
2022/6/21 11:02:01 阅读：298 发布者：
2022年6月16日，Nature Communicatons杂志在线发表了来自邓迪大学Davide Bulgarelli课题组题为“Identifying plant genes shaping microbiota composition in the barley rhizosphere”的研究论文。该研究使用宏基因组学信息作为外部定量表型来绘制野生和驯化大麦中根际微生物群的宿主遗传决定因素。该研究确定了3个对根际群落组成有重大影响的基因座，其中一个被命名为QRMC-3HS，成为微生物群组成的主要决定因素。与人类微生物组类似，植物微生物组被称为植物的第二个基因组，对植物生长至关重要。以往研究表明，微生物组在玉米生产中具有重要作用。例如，在墨西哥贫氮 (N) 土壤中进行的田间试验表明，玉米地方品种气生根的粘液富含固氮菌，它们贡献了 29-82% 的玉米 N 营养【PLOS Biology】玉米也能固氮？气生根的粘液发挥作用！。因此，有针对性地操纵作物微生物组代表了一种有前途的方法，可以在未来最大限度地提高可持续作物生产。这些相互作用并不代表随机事件，而是至少部分地由植物基因组控制。因此，解决在根 -土壤界面繁衍的微生物的宿主遗传控制是合理操纵农业植物微生物群的先决条件之一。这对于与作物野生近缘种相关的微生物群尤其相关，它们在边缘土壤条件下进化，可能代表低投入农业的未开发资源。然而，尽管在多种植物物种的根际微生物群的分类组成中已经确定了驯化和作物选择的足迹，然而决定这种多样化的宿主基因仍然知之甚少。该研究组之前发现大麦的野生基因型和栽培品种拥有不同的根际微生物群，该研究结合微生物群丰度和数量遗传学来确定大麦基因组中负责根际微生物群募集的区域。该研究结果表明，根际微生物群的分类组成可以被视为一种数量性状，其遗传基础显示大麦基因组中的结构变异。该研究的遗传作图实验表明，根际大麦微生物群的可遗传成分受相对较少数量的基因座控制。在相关区间内，发现了三个优先候选基因，分别编码未知功能蛋白、NLR 和 XTH 酶，这些是在野生和栽培大麦基因型中建立微生物群所必需的。因此，该研究提倡使用专门的植物遗传资源来解决基因水平上的植物-微生物群相互作用，并加速它们在可持续作物生产中的应用。
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