近日，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所植物營養(yǎng)團隊研究發(fā)現(xiàn)了定殖于玉米莖木質(zhì)部傷流液內(nèi)、具有固氮能力且高度保守的核心細菌微生物組，該微生物組為玉米提供氮素營養(yǎng)并促進根系生長。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然通訊(NatureCommunications)》上。
與人類微生物組類似，植物微生物組被稱為植物的第二個基因組，對植物生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收、病蟲害抵御等至關(guān)重要。國外研究發(fā)現(xiàn)，墨西哥哈瓦卡地區(qū)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為玉米提供29-82%氮營養(yǎng)。近年來，大量研究開始關(guān)注植物微生物組群的功能與結(jié)構(gòu)，但主要關(guān)注植物根際、葉際等關(guān)鍵界面，忽視了植物的其他部位。
該研究通過評估不同土壤類型、氣候區(qū)和基因型的玉米微生物組的組裝機制和功能，發(fā)現(xiàn)玉米莖木質(zhì)部選擇性地招募了以γ變形菌綱為主的高度保守的核心微生物群落，鑒定了25個核心細菌分類群，其中含有部分高效固氮和協(xié)助固氮菌。在此基礎(chǔ)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群落，GFP標記菌株和15N同位素稀釋方法證實了合成群落在植物體內(nèi)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，合成群落還增加了根系生物量，表明核心內(nèi)生菌與宿主之間存在多機制的協(xié)同作用。植物莖木質(zhì)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(fā)揮著重要作用。
據(jù)了解，該研究得到中國科協(xié)青年托舉計劃、中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
