植物醫生，植物也有“腸道菌落”？有發現玉米固氮微生物組

近日，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所植物營養團隊研究發現了定殖於玉米莖木質部傷流液內、具有固氮能力且高度保守的核心細菌微生物組，該微生物組爲玉米提供氮素營養並促進根系生長。相關研究成果發表在《自然通訊 (Nature Communications) 》上。

與人類微生物組類似，植物微生物組被稱爲植物的第二個基因組，對植物生長髮育、養分吸收、病蟲害抵禦等至關重要。國外研究發現，墨西哥哈瓦卡地區貧瘠土壤中生長的玉米，它的氣生根粘液富含固氮菌，這些固氮菌從空氣中捕捉到的氮能爲玉米提供29-82%氮營養。近年來，大量研究開始關注植物微生物組羣的功能與結構，但主要關注植物根際、葉際等關鍵界面，忽視了植物的其他部位。

玉米木質部內生菌的定殖特徵

該研究通過評估不同土壤類型、氣候區和基因型的玉米微生物組的組裝機制和功能，發現玉米莖木質部選擇性地招募了以γ‐變形菌綱爲主的高度保守的核心微生物羣落，鑑定了25個核心細菌分類羣，其中含有部分高效固氮和協助固氮菌。在此基礎上，該研究建立了由兩個核心固氮菌和兩個輔助菌組成的合成羣落，GFP 標記菌株和15 N 同位素稀釋方法證實了合成羣落在植物體內的固氮能力，他們通過在玉米莖中生物固氮貢獻了11.8%的總氮。有趣的是，合成羣落還增加了根系生物量，表明核心內生菌與宿主之間存在多機制的協同作用。植物莖木質部傷流液微生物組代表了一類被忽視的重要植物“腸道”功能菌，在作物固氮促生方面發揮着重要作用。

據瞭解，該研究得到中國科協青年託舉計劃、中國農業科學院科技創新工程等項目資助。