南農大生科院沈振國團隊和蔣建東團隊合作在植物生長促進細菌-植物-微生物組互作關係方面取得新進展

該研究通過多元組學研究植物、土壤微生物組、植物促生菌之間的複雜互作關係,發現了植物生長促進細菌通過調控植物根部DNA甲基化而長效促進植物生長的新機制,首次提出PGPB-植物-微生物組互作的二階段模型,為基於PGPB操控根際微生物組提供新的思路。

2月24日,南京農業大學生命科學學院沈振國教授團隊和蔣建東教授團隊合作在國際權威學術期刊《Microbiome》上線上發表了題為“Long-term effect of epigenetic modification in plant–microbe interactions: modification of DNA methylation induced by plant growth-promoting bacteria mediates promotion process”的研究論文。該研究通過多元組學研究植物、土壤微生物組、植物促生菌之間的複雜互作關係,發現了植物生長促進細菌(PGPB)通過調控植物根部DNA甲基化而長效促進植物生長的新機制,首次提出PGPB-植物-微生物組互作的二階段模型,為基於PGPB操控根際微生物組提供新的思路。

PGPB的接種能顯著促進植物生長。然而,接種的PGPB菌株通常無法長期在土壤中存在,這種衝突提示需要對微生物誘導的植物促生機制進行更加深入的研究,進一步揭示PGPB等有益微生物菌株和植物在原位土壤中的相互作用機制。

該團隊的研究顯示PGPB接種物消亡後對植物生長的促進依然具有長期效應,進而探討了外源接種物、根際微生物組和植物之間的三方互動關係是植物生長促進過程的關鍵因素。研究發現,根際微生物組的組裝主要由植物的發育驅動,根系對微生物的招募大大削弱了接種物對根際微生物組的影響。根際微生物組的變化和根際接種物的定殖都不是促進植物生長的必要條件。在根部,對接種物響應的DNA甲基化修飾影響了與植物生長促進有關基因的表達,抑制植物根部DNA甲基化會大大削弱PGPB對植物的生長促進效應。

這項研究提出了一種新的機制,PGPB在根部誘導的DNA甲基化修飾介導了植物促生過程,而且這些甲基化修飾在接種物消亡後仍然具有促生功能。這為微生物與植物的相互作用提供了重要的新見解,並超越“維持土壤中接種物持久性的觀點”提出了植物-微生物組操控的新策略。

南京農業大學生科院副教授陳晨為第一作者,徐希輝副教授、蔣建東教授和沈振國教授為共同通訊作者,陳亞華教授等參與指導了該項研究。該研究得到了國家重點研發計畫(2016YFD0800803),國家自然科學基金面上項目(3177040441977120)等項目的資助。

全文連結:https://doi.org/10.1186/s40168-022-01236-9

資料標籤: 植物 微生物
本文標題: 南農大生科院沈振國團隊和蔣建東團隊合作在植物生長促進細菌-植物-微生物組互作關係方面取得新進展
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656005102322204
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