原创解读|小麦叶片细菌群对水淹的响应受植物物候控制

在开始之前，我们先了解一个概念，植物物候。

植物物候是指植物在一年的生长中，随着气候的季节性变化而发生萌芽 、抽枝、展叶、开花 、结果及落叶、休眠等规律性变化的现象。物候是自然环境中动植物生命活动的季节性现象和在一年中特定时间出现的某些气象、水文现象的特征。

叶片微生物群调节叶片的功能性状，影响植物的适合度，并参与多种生态系统功能，包括营养循环和水循环。植物物候和恶劣的环境条件被认为是决定叶片微生物群组合的主要因素。

气候变化如何调节叶片微生物群尚不清楚，因此，科学家对环境压力与气候变化驱动的天气事件如何影响栖息在叶圈的微生物的组成和功能的了解有限。因此，研究论文“Leaf bacterial microbiota response to flooding is controlled by plant phenology in wheat (Triticum aestivum L.)”通过试验研究了淹水胁迫对小麦叶片微生物区系的影响。

由于植物物候可能是响应洪涝胁迫的一个重要因素，淹水处理是在植株不同生长阶段(分蘖、孕穗期和开花期)进行的（图1）。为了研究小麦叶圈菌群的形成机制，作者测定了小麦-中国春不同的植物生长阶段(PGS)，叶片细菌对水淹的响应，同时测量了关键的土壤和植物性状，以关联植物和土壤因子的生理变化与细菌叶片微生物群组合的变化。

从实验结果看，相对于对照，淹水处理导致了小麦叶表等菌群显著变化（图2）。Bray Curtis差异主坐标分析表明对照样品的Bray Curtis差异在PGS的第一个坐标上明显区分了细菌群落(图3)，突出了开花时细菌群落结构与其他PGS之间的明显差异(图2、3)。事实上，作者发现开花和早期PGS(孕穗期和分蘖期)之间的细菌群落结构存在较大差异(图3、5)，这表明开花后期的群落结构与中早期不同。结果表明，土壤性状(4%)、植物性状(10%)和PGS(8%)的纯效应以及它们之间的相互作用(>20%)(图4)。这一结果表明，PGS与植物和土壤属性具有重要的交互作用，进而显著影响叶圈内的细菌微生物群组合。主成分析显示，水淹对早期PGS叶片细菌菌群的影响比后期更显著(图5)。各处理间菌群结构差异显著(P≤0.05)，在分蘖期、孕穗期和开花期淹水胁迫的影响较大(图5)。这些结果表明，与后期PGS相比，洪水对早期细菌叶片微生物群造成了更大的破坏。

在该的研究中，植物生长阶段是叶片微生物群组成的主要驱动因素，早期和晚期植物表现出不同的细菌群落。总体而言，洪水对叶片微生物群动态的影响取决于它被诱导的发育阶段，在幼嫩植株中观察到更明显的群落组装中断。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41598-022-15133-6#Sec8

转自：植物科学SCI

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